如图所示,一光滑的半径为R=0.5m的半圆形轨道固定在水平面上,一个质量为m的小球以某一速度从轨道最低点A处冲上轨道,当小球将要从轨道口B处水平飞出时,小球对轨道的压力恰

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 向心力/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一光滑的半径为R=0.5m的半圆形轨道固定在水平面上,一个质量为m的小球以某一速度从轨道最低点A处冲上轨道,当小球将要从轨道口B处水平飞出时,小球对轨道的压力恰好为4mg.最后小球落在地面C点.(g=10m/s2),小球落地点C距A点多远?

◎ 答案

小球在圆形轨道上做圆周运动通过最高点和最低点时,小球所受合外力提供小球圆周运动的向心力.
在B点对小球进行受力分析有:

根据牛顿第三定律知,小球对轨道的压力和小球受到轨道的压力大小相等方向相反,即F=4mg
所以小球所受合力F=F+mg=5mg
又因为合力提供小球做圆周运动的向心力即:F=m
v2
R

vB=

FR
m
=

5mgR
m
=

5gR
=5m/s

小球离开B点后做平抛运动,已知抛出点高度h=2R,初速度vB=5m/s,
根据平抛运动规律有:
小球平抛的射程为x=vB

2h
g
=

2×2×0.5
10
m=

5
m

答:小球落地点距A的水平距离为
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