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如图所示,将一质量为m=0.1kg的小球自水平平台右端O点以初速度v.水平抛出,...

如图所示,将一质量为m=0.1kg的小球自水平平台右端O点以初速度v.水平抛出,小球飞离平台后由A点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC,并沿轨道恰好通过最高点C,圆轨道ABC的形状为半径R=2.5m的圆截去了左上角l27°的圆弧,CB为其竖直直径,(sin53°=0.8  cos53°=0.6,重力加速度g取10m/s2)求:(1)小球经过C点的速度大小;
(2)小球运动到轨道最低点B时小球对轨道的压力大小;
(3)平台末端O点到A点的竖直高度H.

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沿轨道恰好通过最高点C,根据牛顿第二定律求解小球经过C点的速度大小. 从B点到C点,由机械能守恒定律求解B点速度.由牛顿第二定律得小球对轨道的压力大小. 从A到B由机械能守恒定律求出A点速度,在A点进行速度的分解,根据平抛运动规律求出末端O点到A点的竖直高度H. 【解析】 (1)恰好运动到C点,有重力提供向心力,即 mg=m vc=5m/s   (2)从B点到C点,由机械能守恒定律有 mvc2+2mgR=mvB2 在B点对小球进行受力分析,由牛顿第二定律有 FN-mg=m FN=6N 根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力大小为6.0N (3)从A到B由机械能守恒定律有 mvA2+mgR(1-cos53°)=mvB2 所以:vA=m/s 在A点进行速度的分解有:vy=vAsin53° 所以:H==3.36m 答:(1)小球经过C点的速度大小是5m/s; (2)小球运动到轨道最低点B时小球对轨道的压力大小是6N; (3)平台末端O点到A点的竖直高度是3.36m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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