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如图所示,圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上,轨道半径为R,MN为直径且与...

如图所示,圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上,轨道半径为R,MN为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的质量为m的小球A以某一初速度冲进轨道,到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞,碰后两球粘在一起飞出轨道,落地点距N为2R.重力加速度为g,忽略圆管内径,空气阻力及各处摩擦均不计,求:
(1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t;
(2)小球A冲进轨道时在N点对轨道的压力大小和方向.

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(1)碰后两球粘在一起飞出轨道,做平抛运动,根据高度,运用求出两球运动的时间. (2)根据水平方向上的匀速直线运动求出平抛运动的初速度,根据动量守恒定律求出A球与B球碰撞前的速度,再根据机械能守恒定律求出N点的速度,最后根据牛顿第二定律,沿半径方向上的合力提供向心力,求出轨道对球的支持力,从而得出球对轨道的压力. 【解析】 (1 )粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动,竖直方向分运动为自由落体运动,有 ① 解得     ② 故粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间. (2)设球A的质量为m,碰撞前速度大小为v1,把球A冲进轨道最低点时的重力势能定为0,由机械能守恒定律知 ③ 设碰撞后粘合在一起的两球速度大小为v2,由动量守恒定律知 mv1=2mv2④ 飞出轨道后做平抛运动,水平方向分运动为匀速直线运动,有 2R=v2t⑤ 综合②③④⑤式得 ⑥ 由F-mg=,得F=9mg. 由牛顿第三定律得:小球对轨道的压力大小F′=9mg,方向竖直向下.     ⑦ 故小球A冲进轨道时在N点对轨道的压力大小为9mg,方向竖直向下.
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考点分析:
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①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为______
②滑块与斜面间的动摩擦因数为______

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②如图是某同学在实验中获得的一条纸带.ABCD是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间还有四个点没有画出,已知打点计时器电源频率为50Hz.则:纸带上打相邻两点的时间间隔为______s.从图中读出A、B两点间距s=______cm;C点对应的速度是______ m/s;小车运动的加速度是______m/s2(计算结果保留三位有效数字).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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