光滑桌面上有一质量为M的14光滑的圆弧,圆弧半径为R=1m,一质量为m的小球沿圆弧顶端由静止滚下.已知圆弧底端离地面的高度为h,g取10m/s2.求:(1)小球到达圆弧底端时,M物块的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

光滑桌面上有一质量为M的
1
4
光滑的圆弧,圆弧半径为R=1m,一质量为m的小球沿圆弧顶端由静止滚下.已知圆弧底端离地面的高度为h,g取10m/s2.求:
(1)小球到达圆弧底端时,M物块的速度及圆弧底端所受小球的压力?
(2)小球离开圆弧底端飞离桌面后与桌面边缘的对地水平位移?

◎ 答案

(1)小球从圆弧轨道下滑过程中,只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律,有
mgR=
1
2
mv2

解得
v=

2gR
=

2×10×1
=2

5
m/s

在最低点,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有
N-mg=m
v2
R

故N=3mg
根据牛顿第三定律,圆弧底端所受小球的压力为3mg;
(2)小球离开圆弧底端飞离桌面后做平抛运动,根据平抛运动的分位移公式,有
水平方向:x=vt
竖直方向:h=
1
2
gt2

解得x=2

5

2h
g
=2

h

答:(1)小球到达圆弧底端时,M物块的速度为2

5
m/s
,圆弧底端所受小球的压力为3mg;
(2)小球离开圆弧底端飞离桌面后与桌面边缘的对地水平位移为2
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