题目内容
【题目】如图所示,AB是倾角θ为45°的直轨道,CD是半径R=0.4m的圆弧轨道,它们通过一段曲面BC平滑相接,整个轨道处于竖直平面内且处处光滑.一个质量m=1kg的物体(可以看作质点)从高H的地方由静止释放,结果它从圆弧最高点D点飞出,垂直斜面击中P点.已知P点与圆弧的圆心O等高.g取10m/s2 . 求:
(1)物体击中P点前瞬间的速度;
(2)在C点轨道对物体的压力大小;
(3)物体静止释放时的高度H.
【答案】
(1)解:物体从D点运动到P点做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,则竖直方向有:
2gR=vy2;
解得:vy= = =2 m/s
根据几何关系得:物体击中P点的速度 vP= =4m/s
答:物体击中P点前瞬间的速度为4m/s
(2)解:从C到P的过程,根据机械能守恒定律得:
mgR= ﹣
在C点,由牛顿第二定律得:
N﹣mg=m
联立解得 N=70N
答:在C点轨道对物体的压力为70N
(3)解:物体从A到P的过程中,根据机械能守恒定律得:
mg(H﹣R)= mvP2;
解得:H=1.2m
答:物体静止释放时的高度H为1.2m
【解析】(1)物体从D点运动到P点做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,根据速度位移公式求出击中P点时竖直方向速度,进而求出击中P点的速度;(2)根据机械能守恒定律求出物体在C点的速度,在C点,根据向心力公式列式求解轨道对物体的支持力;(3)物体从A到D的过程中,根据机械能守恒定律列式即可求解.
【考点精析】认真审题,首先需要了解机械能守恒及其条件(在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变),还要掌握机械能综合应用(系统初态的总机械能E 1 等于末态的总机械能E 2 ,即E1 =E2;系统减少的总重力势能ΔE P减 等于系统增加的总动能ΔE K增 ,即ΔE P减 =ΔE K增;若系统只有A、