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高中物理
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综合题
1.
(2024高三上·嘉兴模拟)
如图所示,光滑水平杆距离水平地面高为
, 杆上套有一质量
的滑环,杆上A点处固定一挡板。长度为
的轻绳的一端连接滑环,另一端悬挂质量为
的小球,轻绳能承受的最大拉力为
。水平地面上
点处静置一个顶部装有细沙的小滑块,小滑块与细沙的总质量为
。
点右侧有一高度为
、倾角为
的固定斜面
点处平滑连接,
与
间距为
。初始时刻,轻绳保持竖直,滑环和小球一起水平向右以
的速度作匀速直线运动,一段时间后滑环与水平杆上的固定挡板
碰撞,滑环即刻停止,绳子断裂,小球恰好落入小滑块顶部的沙堆内,落入时间极短且沙没有飞溅。不计空气阻力,小滑块可以视为质点且与水平面和斜面间的动摩擦因数均为
。
(1) 通过计算分析绳子断裂的原因并求
点与挡板A点的水平距离。
(2) 求小滑块最终静止的位置到
点的距离。
(3) 若轻绳长度
可调,滑环和小球一起水平向右的初速度
可调,要确保滑环撞击挡板绳子崩断后小球总能落在
点的小滑块上,求
和
的关系以及
的取值范围。
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