题目内容
9.(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.
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