2.(2021届辽宁省朝阳市凌源二中高三质检)如图所示,摆线一端固定于O点,另一连接一可视为质点的小球。小球从图中的A点由静止开始摆下,到最低点B处摆线刚好被拉断,小球在粗糙的水平面上由B点向右做匀减速运动,到达C点后进入半径R=0.4m的竖直放置的光滑圆弧轨道,D点为圆弧轨道最高点。已知摆线长L=3m,OA=OB=L,小球质量m=1kg,所受阻力与重力的比值k=0.2,重力加速度g=10m/s2,求:(1)摆线能承受的最大拉力;(2)要使小球能通过D点,求BC间最大距离。
的有关信息介绍如下:(1)30N;(2)BC距离不能超过10m
(1)摆球由A到B运动过程做圆周运动,根据摆球的机械能守恒有
mgL=
摆球在B点时,由牛顿第二定律可得
解得Fm=3mg=30N
(2)小球刚好能通过圆轨道的D点时,在D点由牛顿第二定律可得
小球从B点到圆轨道的D点过程中,由动能定理得
解得s=10m
即要使小球能通过D点,则不能超过10m