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如图所示,轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2m的光滑
1
4
圆形轨道,BC段为高h=5m的竖直轨道,CD段为水平轨道.一质量为0.1Kg的小球由A点从静止开始下滑到B点时速度的大小为2m/s,离开B点做平抛运动(g取10m/s2),求:

①小球离开B点后,在CD轨道上的落地点到C的水平距离;
②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小?
③如果在BCD轨道上放置一个倾角θ=45°的斜面(如图中虚线所示),那么小球离开B点后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置.
人气:371 ℃ 时间:2019-12-20 20:27:01
解答
(1)设小球离开B点做平抛运动的时间为t1,落地点到C点距离为s
竖直方向,由h=
1
2
gt12   
得:t1=
2h
g
=
2×5
10
s=1s
水平方向:s=vB•t1=2×1 m=2 m
(2)小球达B受重力G和向上的弹力F作用,根据向心力公式和牛顿第二定律得:
F=F-G=m
v2
R
      解得F=3N
由牛顿第三定律知球对B的压力F′=-F,即小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N,方向竖直向下.
(3)如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长d=h=5m
因为d>s,所以小球离开B点后能落在斜面上,
假设小球第一次落在斜面上F点,BF长为L,小球从B点到F点的时间为t2
Lcosθ=vBt2 ①
Lsinθ=
1
2
gt22
联立①②两式得:t2=0.4s
L=
vBt2
cosθ
=
2×0.4
2
2
m=0.8
2
m≈1.13m
答:①小球离开B点后,在CD轨道上的落地点到C的水平距离为2m;
②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N;
③小球离开B点后能落到斜面上,它第一次落在斜面上的位置距离B点为1.13m.
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