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
。