Question

18．如圖所示，光滑的水平桿上套著一個(gè)輕質(zhì)環(huán)，環(huán)下方拴著長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩，當(dāng)繩受到的拉力為2mg時(shí)就會(huì)斷裂．細(xì)繩下方又拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，球距離地面高2L．現(xiàn)在讓環(huán)與球一起以速度v=$\sqrt{gl}$向右運(yùn)動(dòng)，在A處環(huán)被擋住而立即停止，A離墻的水平距離也為L(zhǎng)，球在以后的運(yùn)動(dòng)過程中撞到墻上的位置離墻角B點(diǎn)的距離是（　�。�

• A． $\frac{L}{2}$
• B． $\frac{5L}{3}$
• C． $\frac{2L}{3}$
• D． $\frac{3L}{2}$

Answer 1

分析 小球先向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，環(huán)停止后繩斷開做平拋運(yùn)動(dòng)，要判斷先撞墻還是先落地，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的分位移公式列式求解即可．

解答 解：環(huán)被A擋住的瞬間，F(xiàn)_T-mg=m$\frac{{v}^{2}}{L}$
 解得：F_T=2mg，故繩斷，之后小球做平拋運(yùn)動(dòng)；
設(shè)小球直接落地，則h=$\frac{1}{2}$gt²，球的水平位移x=υt=2L＞L，所以小球先與墻壁碰撞；
球平拋運(yùn)動(dòng)到墻的時(shí)間為t′，則t′=$\frac{L}{v}$=$\sqrt{\frac{L}{g}}$，小球下落高度h′=$\frac{1}{2}$gt^′2=$\frac{L}{2}$；
碰撞點(diǎn)距B的距離H=2L-$\frac{L}{2}$=$\frac{3L}{2}$；故ABC錯(cuò)誤，D正確．
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 本題是圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合，運(yùn)用假設(shè)法判斷小球能否與墻碰撞．小球與墻碰撞過程，若沒有能力損失，與光的反射相似，具有對(duì)稱性．