如图所示,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=10m,半圆形轨道半径R=2.5m.质量m=0.10kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始

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,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=10m,半圆形轨道半径R=2.5m.质量m=0.10kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经B点时撤去力F,小滑块进入半圆形轨道,沿轨道运动到最高点C,从C点水平飞出.重力加速度g取10m/s2
(1)若小滑块从C点水平飞出后又恰好落在A点.滑块落回A点时的速度;
(2)如果要使小滑块在圆弧轨道运动过程中不脱离轨道,求水平恒力F应满足的条件.

◎ 答案

(1)物体C到A的过程中做平抛运动,竖直方向:2R=
1
2
gt2

得:t=

4R
g
=

4×2.5
10
s=1
s
在水平方向:x=vCt
得:vC=
x
t
=
10
1
m/s=10
m/s
到达C时物体在竖直方向的分速度:vy=gt=10×1m/s=10m/s
所以物体到达A点的速度:vA=

v2C
+
v2y
=

100+100
=10

2
m/s
与水平方向的夹角:tanθ=
vy
vC
=
10
10
=1
,所以θ=45°斜向左下
(2)①物体恰好通过最高点,则有:mg=
m
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