题目内容

如图所示,轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2的光滑1/4圆形轨道,BC段为高为h=5的竖直轨道,CD段为水平轨道。一质量为0.1的小球由A点从静止开始下滑到B点时速度的大小为2/s,离开B点做平抛运动(g取10/s2),求:

(1)小球到达B点时对圆形轨道的压力大小?

(2)如果在BCD轨道上放置一个倾角=45°的斜面(如图中虚线所示),那么小球离开B点后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置。

 

(1)F=3N(2)1.13m

解析:(1)小球达B受重力G和向上的弹力F作用,由牛顿第二定律知

解得F=3N…………………(2分)

由牛顿第三定律知球对B的压力,即小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N,方向竖直向下。………………………(2分)

(2)如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长d=h=5m

因为d>s,所以小球离开B点后能落在斜面上……………………………(2分)

(说明:其它解释合理的同样给分。)

假设小球第一次落在斜面上F点,BF长

 

为L,小球从B点到F点的时间为t2

Lcosθ=①  

Lsinθ=

联立①、②两式得

=0.4s…………(2分)

L==m=0.8m=1.13m……………………………(3分)

说明:关于F点的位置,其它表达正确的同样给分。

 

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