题目内容

(18分)如图所示,一玩滚轴溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=30kg,他在左侧平

台上滑行一段距离后平抛,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧轨道,并沿

轨道下滑,A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m,对应圆心角为

θ=1060,平台与AB连线的高度差为

h=0.8m.(计算中取g=10m/s2,sin530=0.8,cos530=0.6)求:

(1)小孩平抛的初速度。

(2)小孩运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力。

解(1)由于小孩无碰撞进入圆弧轨道,即小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向,则

   ……………………………………………(3分)

又由…………………………………(2分)

    ……………………………………………(2分)

联立以上各式得……………………………………(2分)

  (2)设小孩到最低点的速度为,由机械能守恒,有

  ……………………………(3分)

   在最低点,据牛顿第二定律,有

   ………………………………(2分)

代入数据解得FN=1290N  ……………………………………………(2分)

由牛顿第三定律可知,小孩对轨道压力为1290N

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