题目内容
11.(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0;
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离l;
(3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小;
(4)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的内壁还是外壁有弹力,并求出弹力的大小.
分析 (1)恰好从光滑圆弧PQ的P点的切线方向进入圆弧,说明到到P点的速度vP方向与水平方向的夹角为θ,这样可以求出初速度v0;
(2)从A到P是平抛运动,根据分位移公式列式求解即可;
(3)对从A到圆弧最低点过程根机械能守恒定律列式求解末速度;
(4)根据机械能守恒定律求得Q点速度,再运用牛顿第二定律和圆周运动知识求解.
解答 解:(1)小球从A到P的高度差为:h=R(1+cos53°)
从A到P是平抛运动,根据分运动公式,有:
$h=\frac{1}{2}g{t}^{2}$
vy=gt
$tan53°=\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}$
联立并代入数据解得:v0=3m/s
(2)从A到P是平抛运动,根据分位移公式,有:
l=v0t
$h=\frac{1}{2}g{t}^{2}$
联立并代入数据解得:l=1.2m
(3)从A到圆弧最低点,根据机械能守恒定律,有:
$\frac{1}{2}m{v_1}^2=mg2R+\frac{1}{2}m{v_0}^2$
代入数据解得:${v_1}=\sqrt{29}$m/s
(4)小球从A到达Q时,根据机械能守恒定律可知:vQ=v0=3m/s;
在Q点,根据牛顿第二定律,有:
${F_N}+mg=m\frac{{{v_0}^2}}{R}$
解得:${F}_{N}=-mg+m\frac{{{v}_{0}}^{2}}{R}$=-0.8×10+0.8×$\frac{{3}^{2}}{0.5}$=6.4N>0
根据牛顿第三定律,小球对外管壁有压力,为6.4N;
答:(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小为3m/s;
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离l为1.2m;
(3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小为$\sqrt{29}$m/s;
(4)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的外壁有弹力,弹力的大小为6.4N.
点评 本题综合考查了平抛运动和圆周运动,关键是要进行过程分析和状态分析,根据平抛运动分运动公式、机械能守恒定律和牛顿第二定律列式求解,求解弹力时要找到向心力来源,不难.
| A. | EP=0.5J,E0=2J | B. | EP=0.5J,E0=3J | C. | EP=1J,E0=2J | D. | EP=1J,E0=3J |
| A. | 物体对地面的压力和重力是一对平衡力 | |
| B. | 物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对平衡力 | |
| C. | 物体受到的重力和地面支持力是一对平衡力 | |
| D. | 物体受到的重力和地面支持力是一对作用力和反作用力 |
| A. | 减小为原来的$\frac{1}{3}$ | B. | 保持不变 | C. | 增大为原来的3倍 | D. | 增大为原来的9倍 |
| A. | t0时刻甲、乙两质点相遇 | |
| B. | 两辆车再次相遇前,t0时刻两车相距最远 | |
| C. | 0~t0时间内任意时刻乙质点运动的加速度大于甲质点的加速度 | |
| D. | 0~t0时间内,甲质点的平均速度大于乙质点的平均速度 |
| A. | ${(\frac{a}{a+h})^2}ω$ | B. | $\frac{a}{a+h}ω$ | C. | ${(\frac{a+h}{a})^2}ω$ | D. | $\frac{a+h}{a}ω$ |