题目内容

如图所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的1/4

圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道。一个小球P（可看成质点）从A点的正上方距水平半径OA高H=10m处自由落下，沿竖直平面内的轨道通过AB段。（取g=10m/s2。）

   （1）试讨论小球P能否到达BDO轨道的O点，并说明理由。若能，求出小球通过O点时对轨道的压力。

   （2）小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？

 

【答案】

（1）30N  方向竖直向上

（2）

【解析】（1）设小球能够沿竖直半圆轨道运动到O点的最小速度为vc，

有        得m/s                    --------2分

从H高处落下， 通过O点的速度为 ----2分

因为v0>vc 所以小球能过O点   过O点轨道对小球的作用力为F，有牛二定律得

          F= 30N                                   ---------2分

有牛顿第三定律可知,小球对轨道的作用力F’=F=30N  方向竖直向上        ………….1分

（2）小球通过O点后作平抛运动，设小球经时间t落到AB圆弧轨道上，

有                                                       - ----2分

有数学关系可得，且                                        ------2分

可解得时间t=1s  （另解舍弃）                                        --------2分

落到轨道上速度的大小                        -------------2分

 

练习册系列答案
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如图所示，ABDO是处于竖直平面的光滑轨道，AB是半径为R=15m的1/4圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道．一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下，由A点进入竖直平面内的轨道，当小球通过最高点O时，小球与轨道间作用力为重力的5/3倍．取g=10m/s2．求：
（1）计算小球下落的高度H是多少？
（2）经轨道运动后，再次落到轨道上的速度的大小．
（2006?东城区一模）如图所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的
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圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道，D为BDO轨道的中央．一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下，沿竖直平面内的轨 道通过D点时对轨道的压力等于其重力的
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倍．取g=10m/s2．
（1）H的大小？
（2）试讨论此球能否到达BDO轨道的O点，并说明理由．
（3）小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？
如图所示，ABDO是处于竖直平面内的固定光滑轨道，AB是半径为R=15m的
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圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是半径为 r=7.5m的光滑的半圆形圆管轨道（圆管内径可忽略）．一个小球P（小球直径比圆管内径略小）从A点的正上方距水平半径OA高H=10m处自由下落，g取10m/s2，空气阻力不计．求：
（1）达到BDO轨道的O点的速度大小．
（2）小球沿轨道运动后再次落到AB轨道上的速度大小．
如图所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的
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圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道．一个小球P（可看成质点）从A点的正上方距水平半径OA高H=10m处自由落下，沿竖直平面内的轨道通过AB段．（取g=10m/s2．）
（1）试讨论小球P能否到达BDO轨道的O点，并说明理由．若能，求出小球通过O点时对轨道的压力．
（2）小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？

如图所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的1/4圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道，D为BDO轨道的中央。一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下，沿竖直平面内的轨道通过D点时对轨道的压力等于其重力的倍。取g=10m/s2。

（1）H的大小？

（2）试讨论此球能否到达BDO轨道的O点，并说明理由。

（3）小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？

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