问题
计算题
(19分)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一长为l的细线,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sOC=L,求:
(1)小球通过最高点A时的速度vA.
(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?
答案
(1) (2)
(3)
题目分析:(1)小球恰能在斜面上做完整的圆周运动,通过A点细线拉力为零,由牛顿第二定律:
(3分)
解得: (1分)
(2)小球从A点运动到B点,根据机械能守恒定律有:
(3分)
解得: (1分)
小球在B点时由牛顿第二定律:
(2分)
解得: (1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度为零的匀加速运动(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)