如图所示,水平地面与一半径为的竖直光滑圆弧轨道相接于B点,轨道上的C点位置处于圆心O的正下方.距地面高度为的水平平台边缘上的A点,质量为m的小球以的速度水平飞出,小球在

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

如图所示,水平地面与一半径为的竖直光滑圆弧轨道相接于B点,轨道上的C点位置处于圆心O的正下方.距地面高度为的水平平台边缘上的A点,质量为m的小球以的速度水平飞出,小球在空中运动至B点时,恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道.小球运动过程中空气阻力不计,重力加速度为g ,试求:

(1)圆弧BC段所对的圆心角θ;
(2)小球滑到C点时,对圆轨道的压力.

◎ 答案

(1)θ=45°(2)(7-)mg,方向竖直向下

◎ 解析

(1)设小球做平抛运动到达B点的时间为t,由平抛运动规律,l=gt2,x=v0t,联立解得x=2l。设小球到达B点时竖直分速度vy2=2gl,tanθ=vy/v0,解得θ=45°。

(2)小球从A运动到C点的过程中机械能守恒,设到达C点时速度大小为vC, 有机械能守恒定律,mgl(1+1-)=mvC2-mv02
设轨道对小球的支持力为F,有:F-mg=m
解得:F=(7-)mg,由牛顿第三定律可知,小.球对圆轨道的压力大小为F’=(7-)mg,方向竖直向下。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,水平地面与一半径为的竖直光滑圆弧轨道相接于B点,轨道上的C点位置处于圆心O的正下方.距地面高度为的水平平台边缘上的A点,质量为m的小球以的速度水平飞出,小球在…”主要考查了你对  【机械能守恒定律】  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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