题目内容

9.如图所示,质量为m=0.5kg的小球在距离水平面一定高度的A点水平抛出,初速度v0=20m/s,小球(可视为质点)恰好没有能量损失地经过B点,B点是半径为R=10m的光滑圆弧轨道的左端点,小球到达圆弧最低点C时转过的圆心角θ=37°,C点又与一动摩擦因数μ=0.2的粗糙水平直轨道CD平滑相连,运动15m后到达D点,进人另一竖直光滑半圆轨道,该轨道的半径也为R,半圆轨道最高点为E,不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2.求:
(l)小球在C点的动能;
(2)小球能否经过E点.

分析 (1)利用平抛规律和几何关系求出物体运动到B点时的速度,再对小球从B点运动到C点运用动能定理,即可求出小球在C点的动能;
(2)从小球从C点运动到E点,根据动能定理求出小球经过E点的动能,再利用最高点重力恰好提供向心力时小球经过E点的速度,进而求出小球经过E点的动能,比较两个动能的大小即可判断出小球能否经过E点.

解答 解:(l)由于小球在B点恰好没有能量损失地进入圆弧轨道,可知小球的抛物线轨迹和圆弧恰在B点相切,
小球做平抛运动在B点的速度方向与水平方向的夹角应等于圆心角:θ=37°,
根据平抛运动可得:v0=vBcosθ 
小球从B点运动到C点,由动能定理有:mgR(l-cosθ)=EKC-$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$
解得:EKC=166.25J
(2)小球从C点运动到E点,根据动能定理有:-μmgxCD-mg•2R=EKE-EKC
解得:EKE=51.25J 
小球恰能经过最高点E时,重力提供向心力,则有:mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
可得此时对应的动能为:EK=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=25J
因为:EKE>EK,所以小球能够经过E点.
答:(l)小球在C点的动能为166.25J;
(2)小球能经过E点.

点评 本题考查竖直平面内动能定理的综合运用,要知道小球恰好没有能量损失地经过B点的条件是速度与圆弧相切,解题关键是分好过程,明确每一个过程物体的运动形式,选择合适的规律解题,难度不大.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网