题目内容

【题目】如图所示,竖直平面内的一半径R=0.80m的光滑圆弧槽BCD,倾角为60°的斜面AB与圆弧槽BCD相切于B点,一水平面DQ与圆弧槽相接于D点.现将一质量m=0.10kg的小球从B点正上方H=1.0m高处的光滑斜面上的A点由静止释放,由B点进入圆弧轨道,从D点飞出后落在水平面上的Q点,DQ间的距离x=2.4m,球从D点飞出后的运动过程中相对于DQ水平面上升的最大高度h=0.80m,g取10m/s2,不计空气阻力.

求:(1)小球经过C点时轨道对它的支持力大小FN.

(2)小球经过最高的P的速度大小vP.

(3)D点与圆心O的高度差hOD.

【答案】(1)8N(2)3.0m/s(3)0.65m

【解析】试题分析:(1)设经过C点的速度为 v1,由机械能守恒得

在C点,由牛顿第二定律有

FN﹣mg=m

代入数据解得 FN=8N

(2)设P点的速度为vP,P到Q做平抛运动,则有

竖直方向 h=gt2

水平方向=vPt

代入数据解得 VP=3.0m/s

(3)从A到B点的过程中,由机械能守恒得,则 mgH=

由B到D过程,由机械能守恒得:mghBD=﹣

由D到P过程,有 mgh=﹣

代入数据解得 hBD=0.25m

由几何关系得:hOD=hOB+hBD=0.65m

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