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如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧轨道,其半径为R,平台与轨道的最高点等高,一小球...

如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧轨道,其半径为R,平台与轨道的最高点等高,一小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧轨道上的P点的切线方向进入轨道内侧,轨道半径OP与竖直线的夹角为45°,重力加速度为g,试求:
(1)小球从平台上的A点射出时的速度v
(2)小球从平台上射出点A到圆轨道入射点P之间的距离l;
(3)小球能否沿轨道通过圆弧的最高点?请说明理由.

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(1)恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧,说明到到A点的速度vA方向与水平方向的夹角为θ,这样可以求出初速度v; (2)平抛运动水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,根据平抛运动的基本规律求出P点与A点的水平距离和竖直距离,并进行合成求出位移大小; (3)设小球能到达D点,根据机械能守恒定律求得D点速度,再运用牛顿第二定律和圆周运动知识求解. 【解析】 (1)小球从A到P的高度差h=R(1+cos45°)=(+1)R 小球做平抛运动有     h=gt2    小球平抛时间     t==   则小球在P点的竖直分速度vy=gt=     把小球在P点的速度分解可得v=vy     所以小球平抛初速度v=     (2)小球平抛下降高度 h=vy•t    水平射程    s=vt=2h   故A、P间的距离 l==h    由上式可解得 l=(+)R    (3)能.小球从A到达Q时,根据机械能守恒定律可得 vQ=v=>,所以小球能通过圆弧轨道的最高点. 答:(1)小球从平台上的A点射出时的速度v=; (2)小球从平台上射出点A到圆轨道入射点P之间的距离为; (3)小球能沿轨道通过圆弧的最高点,根据机械能守恒定律可得:vQ=v=>,所以小球能通过圆弧轨道的最高点.
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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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