如图所示,四分之三周长的细圆管的半径R=0.4m,管口B和圆心O在同一水平面上,D是圆管的最高点,其中半圆周BE段存在摩擦,BC和CE段动摩擦因数相同,ED段光滑;质量m=0.5kg、

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,四分之三周长的细圆管的半径R=0.4m,管口B和圆心O在同一水平面上,D是圆管的最高点,其中半圆周BE段存在摩擦,BC和CE段动摩擦因数相同,ED段光滑;质量m=0.5kg、直径稍小于圆管内径的小球从距B正上方高H=2.5m的A处自由下落,从B处进入圆管继续运动直到圆管的最高点D飞出,恰能再次飞到B处.重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小球飞离D点时的速度;
(2)小球在D点时对轨道的压力大小和方向;
(3)小球从B点到D点过程中克服摩擦所做的功.
魔方格

◎ 答案

(1)小球飞离D点后做平抛运动,有
             xOB=R=vDt
             h=R=
1
2
gt2

           解得vD=

2
m/s
    (2)小球在D点受到重力mg,假设管道对它的作用力竖直向下为FN
            由牛顿第二定律得mg+FN=m
vD2
R

            解得FN=-2.5N,说明圆管对小球的作用力是竖直向上的支持力.
           由牛顿第三定律可知小球对管道的内壁有压力,压力的大小为2.5N,方向竖直向下.
     (3)设小球从B到D的过程中克服摩擦力做功Wf
          在A到D过程中,根据动能定理,有mg(H-R)-Wf=
1
2
mvD2

             代入计算得Wf=10 J
答:(1)小球飞离D点时的速度为

2
m/s

    (2)小球在D点时对轨道的压力为2.5N,方向竖直向下;
    (3)小球从B点到D点过程中克服摩擦所做的功为10J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,四分之三周长的细圆管的半径R=0.4m,管口B和圆心O在同一水平面上,D是圆管的最高点,其中半圆周BE段存在摩擦,BC和CE段动摩擦因数相同,ED段光滑;质量m=0.5kg、…”主要考查了你对  【平抛运动】,【向心力】,【牛顿第二定律】,【牛顿第三定律】,【动能定理】  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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