题目内容
【题目】如图所示,竖直放置的光滑圆弧轨道半径为L,底端切线水平且轨道底端P距水平地面的高度也为L,Q为圆弧轨道上的一点,它与圆心O的连线OQ与竖直方向的夹角为60°.现将一质量为m,可视为质点的小球从Q点由静止释放,g=10m/s2,不计空气阻力.求:
(1)小球在P点时的速度大小;
(2)改变小球的释放位置,使小球落地点B到轨道底端P的正下方A的距离为2L,小球从释放到落地的运动过程中,重力做的功.
【答案】(1) (2) W=2mgL
【解析】
(1)小球滑到圆弧轨道底端的过程机械能守恒,令P点重力势能为0,则
解得
(2)小球离开P点后做平抛运动,所用时间为t,则
小球下落的高度为
水平位移2L=vt
解得
小球从释放到P点机械能守恒,设释放点距P点高为h,
则
解得h=L
所以,小球从释放到落地,重力做的功W=2mgL
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