如图所示，“r”形框架的水平细杆OM和竖直细杆ON均光滑，质量分别为m、2m金属环a、b用长为l的轻质细线连接，分别套在水平细杆和竖直细杆上，水平细杆离地高度为3l，a环在水平外力作用下，静止在水平杆末端M处，且
，重力加速度为g。
（1）求线上的张力T；
（2）若撤去a环上的水平拉力，让整个装置绕ON匀速转动，使细线与水平杆间夹角仍为30°，求此时装置转动的角速度
；
（3）在第2问的情景下，突然线断开，求当a环落地时，a、b环之间的距离s（两环落地后不反弹）。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】（1）对b环根据平衡条件可得
解得
（2）使细线与水平杆间夹角仍为30°，说明此时线上张力不变，对a根据牛顿第二定律有
解得
（3）在（2）情境下，a环的线速度大小为
解得
线断开后，a环沿线速度方向飞出做平抛运动，下落时间为
解得
水平位移大小为
解得
当a环落地时，a、b环之间的距离为
求得
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