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如图所示,将一质量m=0.1kg的小球自水平平台顶端O点水平抛出,小球恰好与斜面...

如图所示,将一质量m=0.1kg的小球自水平平台顶端O点水平抛出,小球恰好与斜面无碰撞的落到平台右侧一倾角为α=53°的光滑斜面顶端A并沿斜面下滑,然后以不变的速率过B点后进入光滑水平轨道BC部分,再进入光滑的竖直圆轨道内侧运动.已知斜面顶端与平台的高度差h=3.2m,斜面顶端高H=15m,竖直圆轨道半径R=5m.重力加速度g取10m/s2. 求:
(1)小球水平抛出的初速度υo及斜面顶端与平台边缘的水平距离x;
(2)小球离开平台后到达斜面底端的速度大小;
(3)小球运动到圆轨道最高点D时轨道对小球的弹力大小.

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从水平方向和竖直方向运用平抛运动的规律分析解决问题. 小球恰好与斜面无碰撞的落到平台右侧一倾角为α=53°的光滑斜面顶端A并沿斜面下滑,我们要从这句话里读出速度方向和几何关系. 运用动能定理可求解小球到达斜面底端时的速度. 在D点进行受力分析并运用牛顿第二定律求解. 【解析】 (1)研究小球作平抛运动,小球落至A点时,恰好与斜面无碰撞的落到平台右侧一倾角为α=53°的光滑斜面顶端A并沿斜面下滑, 由平抛运动速度分解图可得: v=vycotα              vA= vy2=2gh                h= x=vt                  由上式解得:v=6m/s       x=4.8m     vA=10m/s    (2)由动能定理研究从A点到B点, 可得小球到达斜面底端时的速度vB  mgH= vB=20m/s             (3)小球在BC部分做匀速直线运动,在竖直圆轨道内侧做圆周运动,研究小球从C点到D点由动能定理得: -2mgR= 在D点由牛顿第二定律可得:N+mg= 由上面两式可得:N=3N     答:(1)小球水平抛出的初速度为6m/s,斜面顶端与平台边缘的水平距离为4.8m; (2)小球离开平台后到达斜面底端的速度大小是20m/s; (3)小球运动到圆轨道最高点D时轨道对小球的弹力大小是3N.
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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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