题目内容
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一长为l的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,已知O点到斜面底边的距离
,求:
(1)小球通过最高点A时的速度
.
(2)小球通过最低点B时,细线对小球的拉力.
(3)小球运动到A点或B点时细线断裂,小球滑落到斜面底边时到C点的距离若相等,则l和L应满足什么关系?
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解:
(1) 小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零,根据圆周运动和牛顿第二定律有:
---------------(2分) 解得:
---------------(2分)
(2)小球从A点运动到B点,根据机械能守恒定律有:
---------------(2分) 解得:
---------------(2分)
小球在B点时根据圆周运动和牛顿第二定律有
---------------(2分) 解得:
---------------(2分)
(3)小球运动到A点或B点时细线断裂,小球在平行底边方向做匀速运动,在垂直底边方向做初速为零的匀加速运动〔 类平抛运动)
细线在A点断裂:
---------------(3分)
细线在B点断裂:
---------------(3分)
又
联立解得:
---------------(2分)
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