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如图,斜面、水平轨道和半径R=2.5m的竖直半圆组成光滑轨道,水平轨道与半圆的最低点相切,轨道固定在水平面上。一个质量为m=0.1kg的小球从水平地面上A点斜向上抛出,并在半

网友投稿  2022-10-10 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图,斜面、水平轨道和半径R=2.5m的竖直半圆组成光滑轨道,水平轨道与半圆的最低点相切,轨道固定在水平面上。一个质量为m=0.1kg的小球从水平地面上A点斜向上抛出,并在半圆轨道最高点D水平进入轨道,然后沿斜面向上,达到最大高度h=6.25m。(不计空气阻力,小球在经过斜面与水平轨道连接处时不计能量损失。(g取10m/s2) 求

(1)小球抛出时的速度(角度可用三角函数表示)
(2)小球抛出点A到D的水平距离
(3)小球运动到半圆轨道最低点时球对轨道的压力

◎ 答案

(1)arctan2 (2)5m  (3) 11N

◎ 解析


试题分析:(1)从D点到斜面最高点的过程中机械能守恒,则有
mvD2+2mgR=mgh 解得:vD==5m/s
设小球抛出时的速度为v0,根据机械能守恒定律有:
mv02= mgh  代入数值解得:v0=5m/s
小球从A到D的过程可以看做从D到A的逆过程, 小球抛出点A到D的水平距离为x,根据平抛运动规律有:
2R=    代入数值解得:x=5m
设小球抛出时速度方向与水平方向夹角为θ,根据平抛运动规律有:
tanθ=2=2 所以θ=arctan2
(2) 由(1)问知x=5m
(3) 根据机械能守恒定律知小球在最低点的速度为v0=5m/s,由牛顿第二定律得:
N-mg=m,所以:N=11N
由牛顿第三定律可知,小球运动到半圆轨道最低点时球对轨道的压力大小为11N,方向竖直向下。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图,斜面、水平轨道和半径R=2.5m的竖直半圆组成光滑轨道,水平轨道与半圆的最低点相切,轨道固定在水平面上。一个质量为m=0.1kg的小球从水平地面上A点斜向上抛出,并在半…”主要考查了你对  【受力分析】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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