题目内容

【题目】如图所示,光滑1/4圆形轨道PQ竖直固定,半径为R,轨道最低点距离地面的高度也为R。质量为m的小球从P点由静止下滑,离开Q点后落至水平面上,取重力加速度为g,小球可视为质点,不计空气阻力,求:

(1)小球通过轨道末端Q时,轨道对小球的弹力大小

(2)小球落地点与Q点的距离。

【答案】(1)3mg(2)

【解析】

(1)小球由P→Q过程中,只有重力做功,根据机械能守恒定律求经过Q点的速度.小球经过Q点时,由重力和支持力的合力提供向心力,由向心力公式列式求解;

(2)小球从Q点抛出后做平抛运动,根据平抛运动的位移公式求解x.

(1)设小球在Q点时的速度为,轨道对小球的弹力为N

小球从PQ的过程由动能定理:

Q点时:

由①②得

(2)小球从Q点平抛的过程,水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动,

水平方向:

竖直方向:

小球落地点与Q点的距离为:

L=R

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