如图所示,半径R=0.80m的光滑圆弧轨道竖直固定,过最低点的半径OC处于竖直位置,其右方有底面半径r=0.2m的转筒,转筒顶端与C等高,下部有一小孔,距顶端h=1m,转筒的轴线与

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 自由落体运动/2022-09-04 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,半径R=0.80m的光滑圆弧轨道竖直固定,过最低点的半径OC处于竖直位置,其右方有底面半径r=0.2m的转筒,转筒顶端与C等高,下部有一小孔,距顶端h=1m,转筒的轴线与圆弧轨道在同一竖直平面内,开始时小孔也在这一平面内的图示位置.现使一质量m=0.1kg的小物块自A点由静止开始下落后打在圆弧轨道上的B点但不反弹,在瞬间碰撞过程中,小物块沿半径方向的分速度立刻减为0,沿切线方向的分速度不变.此后,小物块沿圆弧轨道滑下,到达C点时触动光电装置,使转筒立刻以某一角速度匀速转动起来,且小物块最终正好进入小孔.已知A、B到圆心O的距离均为R,与水平方向的夹角均为θ=30°,不计空气阻力,g取l0m/s2,求:

(1)小物块刚下落到B点时,在与B点碰撞前的瞬时速度的大小;
(2)小物块到达C点时受到轨道的支持力的大小;  
(3)转筒轴线距C点的距离L;
(4)转筒转动的角速度ω.

◎ 答案

(1)4m/s(2)3.5N (3)2.2m (4) (n=1,2,3……)

◎ 解析


试题分析:(1)由图可知三角形AB0是等边三角形,所以AB的长度为R=0.8m,
小球下落后做自由落体运动,根据自由落体运动位移速度公式得:
(2)在瞬间碰撞过程中,小物块沿半径方向的分速度立刻减为0,沿切线方向的分速度不变.所以碰后小球速度为:
从B到C得运动过程中运用动能定理得:,解得;在C点根据向心力公式得:代入数据解得:
根据牛顿第三定律可知:小物块到达C点时对轨道的压力大小
(3)小球从C点抛出后做平抛运动,竖直方向:
水平方向:
所以
(4)小物块最终正好进入小孔,所以在小球做平抛运动的时间里,转筒正好转了n圈,
,解得ω= (n=1,2,3……)
点评:过程比较复杂,难度较大,需要对物体在各个过程中的运动性质正确理解,

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,半径R=0.80m的光滑圆弧轨道竖直固定,过最低点的半径OC处于竖直位置,其右方有底面半径r=0.2m的转筒,转筒顶端与C等高,下部有一小孔,距顶端h=1m,转筒的轴线与…”主要考查了你对  【自由落体运动】  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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