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如图所示,长为L的细绳上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上,在细线的下端吊一...

如图所示,长为L的细绳上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上,在细线的下端吊一个质量为m的铁球(可视作质点),球离地的高度h=L,当绳受到大小为3mg的拉力时就会断裂.现让环与球一起以v=manfen5.com 满分网的速度向右运动,在A处环被挡住而立即停止,A离右墙的水平距离也为L.不计空气阻力,已知当地的重力加速度为g.试求:
(1)在环被挡住而立即停止时绳对小球的拉力大小;
(2)在以后的运动过程中,球的第一次碰撞点离墙角B点的距离是多少?

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(1)在环由运动到被挡住而立即停止后,小球立即以速率v绕A点做圆周运动,由重力与绳子的拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出绳子的拉力; (2)经计算判断,绳断裂后小球做平抛运动,利用平抛运动的规律列式求解即可. 【解析】 (1)在环被挡住而立即停止后小球立即以速率v绕A点做圆周运动,根据牛顿第二定律和圆周运动的向心力公式有: 解得绳对小球的拉力大小为:F=3mg (2)根据上面的计算可知,在环被A挡住的瞬间绳恰好断裂,此后小球做平抛运动. 假设小球直接落到地面上,则: 球的水平位移:x=vt=2L>L 所以小球先与右边的墙壁碰撞后再落到地面上 设球平抛运动到右墙的时间为t′,则 小球下落的高度 所以球的第一次碰撞点距B的距离为: 答:(1)在环被挡住而立即停止时绳对小球的拉力大小为3mg; (2)在以后的运动过程中,球的第一次碰撞点离墙角B点的距离是.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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