题目内容

如图所示,质量m=1 kg的小球从距离地面高H=3m处自由下落,到达地面时恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动,半圆形槽的半径R=0.5 m,小球到达槽最低点时速率恰好为8m/s,并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出且沿竖直方向上升、下落,如此反复几次,设摩擦力大小恒定不变,取g=10 m/s2,求:

(1)小球第一次飞出半圆形槽上升到距水平地面的高度h为多少?

(2)小球最多能飞出槽外几次?

(1)2.4m (2)5

【解析】

试题分析:(1)在小球下落到最低点的过程中,设小球克服摩擦力做功为Wf,由动能定理得:

(2分)

从小球下落到第一次飞出半圆形槽上升到距水平地面h高度的过程中,

由动能定理得 (2分)

联立解得:. (2分)

(2)设小球最多能飞出槽外n次,则由动能定理得: (2分)

解得: (2分)

故小球最多能飞出槽外5次.

考点:本题考查动能定理。

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