
如图所示,质量为m的小物块用长为L的细线悬挂于O点,给物块一个水平初速度使其在竖直面内做圆周运动,物块运动到最低点时,细线的拉力大小等于7mg,斜面体ABCD固定在水平地面上,斜面AB长为L,倾角为30°,BC竖直且长也为L,若物块做圆周运动到最低点时细线突然断开,此后物块恰好从A点无碰撞地滑上斜面AB,最终落在地面上,物块与斜面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,空气阻力不计,求:
(1)小物块做圆周运动在最低点时速度大小;
(2)小物块在斜面上运动的时间;
(3)有斜面体时小球的落地点与无斜面体时小球的落地点间的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】绳球类模型及其临界条件、斜面上的平抛运动
【详解】(1)设物块运动到最低点时速度为,根据牛顿第二定律有
解得
(2)设物块运动到A点时速度大小为,根据几何关系有
由于
因此物块在斜面上做匀速直线运动,在斜面上运动的时间
(3)物块运动到A点时竖直方向的分速度
圆周运动的最低点与A点的高度差
A点离水平地面的高度
没有斜面体时,物块做平抛运动的水平位移
有斜面体时,物块做平抛运动下降高度的水平位移
物块落地点离圆周运动最低点间的距离
则有斜面体时小球的落地点与无斜面体时小球的落地点间的距离为
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