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如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一长为l的细线,细线的一端固定在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)小球通过最低点B时,细线对小球拉力为多少?
(2)若小球运动到A点或B点时剪断细线,小球滑落到斜面底边时到C点的距离相等,则l和L应满足的什么关系?

解:(1)在A点:根据牛顿第二定律得

得:
小球从最高点到最低点的过程中,机械能守恒,则有:

解得,
在最低点:
联立三式得FT=6mgsinθ
(2)小球运动到A点或B点时剪断细线,小球做类平抛运动,沿斜面向下做加速度为gsinθ的匀加速直线运动,
则有

据题意得:在平行于斜面底端方向,小球做匀速直线运动,则有
vAtA=vBtB
解得:L=1.5l
答:
(1)小球通过最低点B时,细线对小球拉力为6mgsinθ.
(2)l和L应满足的关系是L=1.5l.
分析:(1)小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,小球在最高点时细线的拉力为零,由重力沿斜面向下的分力提供向心力,根据牛顿第二定律求出小球通过最高点时的速度,由机械能守恒定律求出小球通过最低点B时的速度,根据牛顿第二定律求解细线对小球拉力.
(2)若小球运动到A点或B点时剪断细线,小球做类平抛运动,沿斜面向下做加速度为gsinθ的匀加速直线运动,根据位移公式求解l和L应满足的关系.
点评:本题小球在斜面平面内圆周运动与在竖直平面内圆周运动相似,小球经过恰好最高点时细线的拉力为零.
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L4
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试求:
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