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:
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(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。
(1)由平抛运动规律得
竖直方向
(2分)
水平方向
(2分)
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(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)
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(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)