Question

某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道，其中“2008”四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成，固定在竖直平面内(所有数字均由圆或半圆组成，圆半径比细管的内径大得多)，底端与水平地面相切．弹射装置将一个小物体(可视为质点)以v_a＝5 m/s的水平初速度由a点弹出，从b点进入轨道，依次经过“8002”后从p点水平抛出．小物体与地面ab段间的动摩擦因数u＝0.3，不计其它机械能损失．已知ab段长L＝1.5 m，数字“0”的半径R＝0.2 m，小物体质量m＝0.01 kg，g＝10 m/s²．

求：(1)小物体从p点抛出后的水平射程．

(2)小物体经过数这“0”的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向．

Answer 1

答案：
解析：

答案：(1)0.8 m 　　(2)0.3 N；方向竖直向下 　　(1)设小物体运动到p点时的速度大小为v，对小物体由a运动到p过程应用动能定理得：① 　　② 　　s＝vt③ 　　由①②③式联立代入数据解得：s＝0.8 m④ 　　(2)设在数字“0”的最高点时管道对小物体的作用力大小为F，由牛顿第二定律得：⑤ 　　由①⑤两式联立代入数据解得：F＝0.3 N，方向竖直向下． 　　点拨：本题能将圆周运动及匀变速直线运动、平抛运动三种高中物理中典型的运动模型相结合，能很好考查了力学两大基本观点和一个基本方法．注意在分析圆周运动某一点的受力情况常用牛顿第二定律引结合，研究平抛运动的基本方法是运动的合成和分解，解答曲线运动全过程问题常用动能定理，本题是一道中等难度新颖的好题．