题目内容

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

(1)、小球离开B点后,在CD轨道上的落地点到C的水平距离。

(2)、小球到达B点时对圆形轨道的压力大小。

(3)、如果在BCD轨道上再放置一个倾角θ=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?如果不能,请说明理由;如果能,请求出它第一次落在斜面上的位置。

 

【答案】

(1)由平抛运动规律得

竖直方向                 (2分) 

水平方向      (2分) 

(2)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(2分) 

解得F=3N                  (1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。               (1分)        

(3)如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长d = h = 5m,因为d > x,所以小球离开B点后能落在斜面上                (2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= vBt2   ①              (2分) 

Lsinθ=  gt2②                (2分) 

联立①、②两式得t2 = 0.4s   L =  = 1.13m      (1分)

【解析】(1)由平抛运动规律得

竖直方向                 (2分) 

水平方向      (2分) 

(2)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                  (1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。               (1分)        

(3)如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长d = h = 5m,因为d > x,所以小球离开B点后能落在斜面上                (2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= vBt2   ①              (2分) 

Lsinθ=  gt2②                (2分) 

联立①、②两式得t2 = 0.4s   L =  = 1.13m      (1分)

 

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