如图所示,半径r=0.80m的光滑金属半球壳ABC与水平面在C点连接,一质量m=0.10kg的小物块在水平面上距C点s=1.25m的D点,以不同的初速度向C运动.O点是球心,D、C、O三点在同
◎ 题目
如图所示,半径r=0.80m的光滑金属半球壳ABC与水平面在C点连接,一质量m=0.10kg的小物块在水平面上距C点s=1.25m的D点,以不同的初速度向C运动.O点是球心,D、C、O三点在同一直线上,物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,取g=10m/s2. (1)若物块运动到C点时速度为零,恰好沿球壳滑下,求物块滑到最低点B时对球壳的压力大小. (2)若物块运动到C点水平飞出,恰好落在球壳的最低点B,求物块在D点时的初速度大小. (3)通过分析判断小物块能否垂直撞击球壳. |
◎ 答案
(1)设小物块滑到最低点B的速度为vB,受到球壳的支持力为NB,则在小物块从C至B的过程中只有重力做功,根据动能定理有: mgr=
可得:vB=
小物块在B点所受合力提供其圆周运动向心力,根据牛顿第二定律有: NB-mg=m
得:NB=mg+m
根据牛顿第三定律可知,小物块在B点对半球壳的压力为3N; (2)小物块从C点水平滑出做平抛运动,其恰好落在B点,则可知小物块在平抛过程中: 水平位移x=r=vct…① 竖直位移y=r=
由①和②可得:vC=
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