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如图所示是某公司设计的“2009”玩具轨道,是用透明的薄壁圆管弯成的竖直轨道,其...

如图所示是某公司设计的“2009”玩具轨道,是用透明的薄壁圆管弯成的竖直轨道,其中引入管道AB及“200”管道是粗糙的,AB是与“2009”管道平滑连接的竖直放置的半径为R=0.4m的manfen5.com 满分网圆管轨道,已知AB圆管轨道半径与“0”字型圆形轨道半径相同.“9”管道是由半径为2R的光滑manfen5.com 满分网圆弧和半径为R的光滑manfen5.com 满分网圆弧以及两段光滑的水平管道、一段光滑的竖直管道组成,“200”管道和“9”管道两者间有一小缝隙P,现让质量m=0.5kg的闪光小球(可视为质点)从距A点高H=2.4m处自由下落,并由A点进入轨道AB,已知小球到达缝隙P时的速率为v=8m/s,g取10m/s2.求:
(1)小球通过粗糙管道过程中克服摩擦阻力做的功;
(2)小球通过“9”管道的最高点N时对轨道的作用力;
(3)小球从C点离开“9”管道之后做平抛运动的水平位移以及小球落地时速度的大小.

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仔细审题,对粗糙管道运动过程应用动能定理求解,对平抛运动,应用平抛规律求解. 【解析】 (1)、小球从初始位置到达缝隙P的过程中,由动能定理有 mg(H+3R)-WF=mv2-0 代入数据得WF=2 J. 故小球通过粗糙管道过程中克服摩擦阻力做的功为2J. (2)、设小球到达最高点N时的速度为vN,由机械能守恒定律有 mv2=mg•4R+m 在最高点N时,根据牛顿第二定律有FN+mg= 联立解得FN=35 N.根据牛顿第三定律小球对轨道的压力为35N. 故小球通过“9”管道的最高点N时对轨道的作用力为35N. (3)、小球从初始位置到达C点的过程中,由动能定理有 mg(H+R)-WF=m-0 解得vC=6.93 m/s 小球从C点离开“9”管道之后做平抛运动,由平抛规律 竖直方向:2R=gt2,解得t=0.4 s;落地时竖直分速度=gt=4 m/s 水平方向:DE=vCt=2.77 m 所以平抛运动的水平位移为2.77 m 小球落地时速度的大小为vE==8 m/s. 故小球从C点离开“9”管道之后做平抛运动的水平位移以及小球落地时速度的大小为8m/s.
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考点分析:
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B.等于vo
C.小于vo
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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