题目内容

【题目】如图所示,一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道,管道里有一个直径略小于管道内径的小球,小球在管道内做圆周运动,从B点脱离后做平抛运动,经过0.3s后又恰好与倾角为45°的斜面垂直相碰。已知半圆形管道的半径为R=1m,小球可看作质点且其质量为m=1kg,g取10m/s2。求:

(1)小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离

(2)小球通过管道上B点时对管道的压力大小和方向

(3)小球通过管道上A点时的速度大小

【答案】(1)(2)小球对管道的压力大小为1N,方向竖直向下(3)

【解析】

(1)小球在C点的竖直分速度

水平分速度

则B点与C点的水平距离为

(2)在B点设管道对小球的作用力方向向下,根据牛顿第二定律有:

,即管道对小球的作用力方向向上

由牛顿第三定律可得,小球对管道的压力大小为1N,方向竖直向下

(3)由机械能守恒可得

解得:

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