Question

（18分）如圖所示，細繩長L，吊一個質量為m的鐵球，當繩受到大小為2mg的拉力就會斷裂，繩的上端系一質量不計的環，環套在光滑水平桿上．起初環和球一起以速度v=向右運動，在A處環被擋住而停止的瞬間，繩子所受拉力為多少？在以后的運動過程中，球是先碰墻還是先碰地？第一次碰撞點離B點的距離是多少？（已知A處離墻的水平距離為L，球離地的高度h=2L）。

Answer 1

解析：環被擋住而停下，球將做圓周運動，則

              （1）

將代入得，F=2mg                （2）

表明細繩斷裂，球將以初速度做平拋運動．（3）

若球直接落地，所需時間          （4）

球平拋運動到墻所需時間             （5）

因為，所以球將先與墻相碰。               （6）

球與墻相碰前下落的的高度為           （7）

故第一次的碰撞點離B點的距離是    （8）

 （2）（3） （6） 各1分,（1） （4）（5） （7）（8）各3分,共18分．