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试卷云
如图所示，光滑水平杆左端固定，光滑竖直杆下端固定，水平杆右端恰好位于竖直杆正上方，用轻质细绳连接的小球P、Q分别穿在水平和足够长的竖直杆上，小球P、Q的质量之比为
，两者距水平杆右端的距离均为
。现将两小球由静止释放，重力加速度g取
。
（1）求小球P脱离水平杆时的速度大小v；
（2）若小球P脱离水平杆时轻绳断裂，求之后小球P运动
时，P、Q之间的距离s（此时Q未落地）；
（3）若小球P的质量
，当小球P脱离水平杆时，小球Q瞬间锁定不再运动，求小球P运动到与小球Q等高时，细绳的拉力大小F。（结果均可用根号表示）
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【知识点】用细绳连接的系统机械能守恒问题、机械能与曲线运动结合问题、平抛运动位移的计算
【详解】（1）对P、Q整体，根据系统机械能守恒定律有
根据几何关系有
解得
（2）轻绳断裂后，P做平抛运动，Q做自由落体运动，t时间内P水平运动的距离
根据几何关系有
解得
（3）因
，小球脱离水平杆后做圆周运动，根据动能定理有
根据向心力公式有
解得
