题目内容
【题目】半径R=40cm竖直放置的光滑圆轨道与水平直轨道相连接如图所示.质量m=50g的小球A以一定的初速度由直轨道向左运动,并沿圆轨道的内壁冲上去.如果小球A经过N点时的速度v1=6m/s,小球A经过轨道最高点M后作平抛运动,平抛的水平距离为1.6m,(g=10m/s2).求:
(1)小球经过最高点M时速度多大;
(2)小球经过最高点M时对轨道的压力多大;
(3)小球从N点滑到轨道最高点M的过程中克服摩擦力做的功是多少.
【答案】
(1)
解:由2R= gt2得平抛时间t= =0.4s
小球经过M时速度:vm= =4m/s
(2)
解:小球经过M时有:mg+FN=m vM2/R 解得FN=1.5N
由牛顿第三定理知小球经过M时对轨道的压力FN′=FN=1.5N
(3)
解:由动能定理得﹣mg 2R﹣Wf= mvM2﹣ mv12
解得Wf=0.1J
【解析】(1)小球从M后作平抛运动,根据平抛运动的基本公式即可求解M点速度;(2)在M点对小球进行受力分析,根据向心力公式列式即可求解;(3)小球从N点滑到轨道最高点M的过程中根据动能定理列式即可求解.
【考点精析】解答此题的关键在于理解牛顿第三定律的相关知识,掌握牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的,因而力总是成对出现的,它们总是同时产生,同时消失;作用力和反作用力总是同种性质的力;作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可叠加,以及对向心力的理解,了解向心力总是指向圆心,产生向心加速度,向心力只改变线速度的方向,不改变速度的大小;向心力是根据力的效果命名的.在分析做圆周运动的质点受力情况时,千万不可在物体受力之外再添加一个向心力.
【题目】某同学利用竖直上抛小球的频闪照片《验证机械能守恒定律》.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如表(当地重力加速度取9.8m/s2 , 小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字):
时刻 | t2 | t3 | t4 | t5 |
速度(m/s) | 4.99 | 4.48 | 3.98 |
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度为v5=m/s;
(2)从t2到t5时间内,重力势能增量为△Ep=J,动能减少量为△Ek=1.28J;
(3)在误差允许的范围内,若△Ep与△E k近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算可得△Ep△Ek(选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是 .