题目内容

【题目】如图所示,一内壁光滑的圆弧形轨道ACB固定在水平地面上,轨道的圆心为O,半径R=0.5m,C为最低点,其中OB水平,∠AOC=37°。一质量m=2kg的小球从轨道左侧距地面高h=0.55m的某处水平抛出,恰好从轨道A点沿切线方向进入圆弧形轨道,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(1)小球抛出点到A点的水平距离。

(2)小球运动到B点时对轨道的压力大小。

【答案】(1)1.2m;(2)68N

【解析】

(1)小球做平抛运动,

竖直方向:h-R(1-cos37°)=gt2,

解得:t=0.3s,

竖直分速度:vy=gt=10×10=3m/s,

水平分速度:v0=vy/tan37°=4m/s,

抛出点距A点的水平距离:

L=x=v0t=4×0.3=1.2m;

(2)小球从抛出到B点过程,由动能定理得:

mg(h-R)=mvB2-mv02,

在B点,由牛顿第二定律得:F=m,

解得:F=68N,

由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力大小:F′=F=68N;

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