题目内容

(12分)如图所示,半径为R的光滑半圆轨道ABC与倾角为=37°的粗糙斜面轨道DC相切于C,圆轨道的直径AC与斜面垂直.质量为m的小球从A点左上方距A高为h的斜面上方P点以某一速度水平抛出,刚好与半圆轨道的A点相切进入半圆轨道内侧,之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到与抛出点等高的D处.已知当地的重力加速度为g,取,不计空气阻力.

求:
(1)小球被抛出时的速度v0
(2)小球到达半圆轨道最低点B时,对轨道的压力大小;
(3)小球从C到D过程中摩擦力做的功W.
(1) (2)5.6mg(3)

试题分析:(1)小球到达A点时,速度与水平方向的夹角为,如图所示.则有                                                ①

由几何关系得             ②
                                         ③
(2)A、B间竖直高度                    ④
设小球到达B点时的速度为v,则从抛出点到B过程中有
              ⑤
在B点,有                        ⑥
解得                                  ⑦
由牛顿第三定律知,小球在B点对轨道的压力大小是5.6mg         ⑧
(3)小球沿斜面上滑过程中摩擦力做的功等于小球做平抛运动的初动能,有
       ⑨
评分标准:本题共12分,其中,⑤式2分,⑨式3分,其余每式1分.
点评:本题难度较大,明确从A点切入的速度是求解本题的关键,圆周运动中沿着半径方向的合力提供向心力,恰当应用动能定理是本题的技巧
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