如图所示，小车连同其固定支架的总质量为M=3m，支架右端通过长为L的不可伸长的轻绳悬挂一质量为m的小球，轻绳可...

问题详情：

如图所示，小车连同其固定支架的总质量为M=3m，支架右端通过长为L的不可伸长的轻绳悬挂一质量为m的小球，轻绳可绕结点在竖直平面内转动，车和小球整体以速度向右匀速行驶．突然，小车因撞到正前方固定障碍物，速度立即变为零，小球以v0为初速度开始在竖直平面内做圆周运动．当小球第一次到达最高点时，地面对车的支持力恰好为零．已知在此过程中，小车一直未动，重力加速度为g．求：

（1）小车与障碍物碰撞后瞬间，轻绳上的拉力大小；

（2）小球第一次到最高点时的速度大小；

（3）小球从最低点到第一次到达最高点过程中，克服空气阻力做的功．

【回答】

解：（1）小车撞到障碍物瞬间，对小球：

解得：T1=10mg

（2）小球过最高点时，地面对车的支持力恰好为零．

对小车：T2=Mg

此时，对小球由牛顿第二定律有：

解得：

（3）从小车与障碍物相撞到小球第一次运动到最高点，对小球由动能定理：

解得：

故小球克服摩擦力做功为．

答：（1）小车与障碍物碰撞后瞬间，轻绳上的拉力大小为10mg；

（2）小球第一次到最高点时的速度大小为；

（3）小球从最低点到第一次到达最高点过程中，克服空气阻力做的功为．

知识点：动能和动能定律

题型：计算题