如图所示,BC为半径等于252m竖直放置的光滑细圆管,O为细圆管的圆心,在圆管的末端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ=0.6的足够长粗糙斜面,一质量为m=0.5kg的小球从O点正上方
◎ 题目
如图所示,BC为半径等于
(1)小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多少? (2)小球在圆管中运动时对圆管的压力是多少? (3)小球在CD斜面上运动的最大位移是多少? |
◎ 答案
(1)小球从A运动到B为平抛运动,有: rsin45°=v0t 在B点,有:tan45°=
解以上两式得:v0=2m/s (2)在B点据平抛运动的速度规律有:vB=
小球在管中的受力分析为三个力:由于重力与外加的力F平衡,故小球所受的合力仅为管的外轨对它的压力,得小球在管中做匀速圆周运动,由圆周运动的规律得细管对小球的作用力N=m
根据牛顿第三定律得小球对细管的压力N′=N=5
(3)在CD上滑行到最高点过程,根据牛顿第二定律得: mgsin45°+μmgcos45°=ma 解得:a=g(sin45°+μcos45°)=8
根据速度位移关系公式,有: x=
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