解题思路:(1)由机械能守恒定律求出小球的速度,然后由牛顿定律求出绳子能承受的最大拉力;
(2)小球做平抛运动,应用平抛运动规律分析答题;
(3)应用动量守恒定律与能量守恒定律求出C的位移,然后根据位移与木板的长度关系分析答题.
(1)设小球运动到最低点的速率为v0,小球向下摆动过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgL=[1/2]mv02 …①
解得:v0=
2gL…②,
小球在圆周运动最低点,由牛顿第二定律得:T-mg=m
v20
R…③
由牛顿第三定律可知,小球对细绳的拉力:T′=T…④
解得:T′=3mg…⑤;
(2)小球碰撞后平抛运动,在竖直方向上:h=[1/2]gt2 …⑥
水平方向:L=
v0
2t…⑦
解得:h=L…⑧
(3)小球与滑块C碰撞过程中小球和C系统满足动量守恒,设C碰后速率为v1,
以小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv0=m(-
v0
2)+3mv1 …⑨
假设木板足够长,在C与木板相对滑动直到相对静止过程,设两者最终共同速率为v2,
以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:3mv1=(3m+6m)v2…⑩
由能量守恒定律得:[1/2]•3mv12=[1/2](3m+6m)v22+μ•3mgs…⑪
联立⑨⑩⑪解得:s=[1/2]L…⑫
由s<L知,滑块C不会从木板上掉下来.
答:(1)细绳能够承受的最大拉力3mg;
(2)要使小球落在释放点的正下方P点,平台高度应为L;
(3)Cb能否从木板上掉下来.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;动能定理.
考点点评: 本题考查了动量守恒定律的应用,分析清楚运动过程是正确解题的关键,应用机械能守恒定律、平抛运动知识、动量守恒定律、能量守恒定律即可正确解题.