(1)重物向下先做加速运动,后做减速运动,当重物速度为零时,下降的距离最大.设下降的最大距离为h,由机械能守恒定律得
解得(另解h=0舍去)
(2)系统处于平衡状态时,两小环的可能位置为
a.两小环同时位于大圆环的底端
b.两小环同时位于大圆环的顶端
c.两小环一个位于大圆环的顶端,另一个位于大圆环的底端
d.除上述三种情况外,根据对称性可知,系统如能平衡,则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称.设平衡时,两小圆环在大圆环竖直对称轴两侧α角的位置上(如图所示)
对于重物m,受绳子拉力T与重力mg作用,有
对于小圆环,受到三个力的作用,水平绳子的拉力T、竖直绳子的拉力T、大圆环的支持力N.两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等,方向相反
得,而,所以