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 (10分) 如圖14所示,一個圓弧形光滑細圓管軌道ABC,放置在豎直平面內,軌道半徑為R,在A 點與水平地面AD相接,地面與圓心O等高,MN是放在水平地面上長為3R、厚度不計的墊子,左端M正好位于A點.將一個質量為m、直徑略小于圓管直徑的小球從A處管口正上方某處由靜止釋放,不考慮空氣阻力.

(1)若小球從C點射出后恰好能打到墊子的M端,則小球經過C點時對管的作用力大小和方向如何?

(2)欲使小球能通過C點落到墊子上,小球離A點的最大高度是多少?

 

 

 

 

 

【答案】

 解:(1)小球離開C點做平拋運動,落到M點時水平位移為R,豎直下落高度為R,根據運動學公式可得:   運動時間                   (1分)

C點射出的速度                                          (1分)

設小球以v1經過C點受到管子對它的作用力為N,由向心力公式可得

                                                (1分)

,                                        (1分)

由牛頓第三定律知,小球對管子作用力大小為,方向豎直向下.   (1分)

(2)根據機械能守恒定律,小球下降的高度越高,在C點小球獲得的速度越大.要使小球落到墊子上,小球水平方向的運動位移應為R~4R,由于小球每次平拋運動的時間相同,速度越大,水平方向運動的距離越大,故應使小球運動的最大位移為4R,打到N點.設能夠落到N點的水平速度為v2,根據平拋運動求得:

                                          (2分)

設小球下降的最大高度為H,根據機械能守恒定律可知,

                                         (2分)

                                          (1分)

 

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖14所示,一個半徑R=0.80m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內,其下端切線是水平的,軌道下端距地面高度h=1.25m。在圓弧軌道的最下端放置一個質量mB=0.30kg的小物塊B(可視為質點)。另一質量mA=0.10kg的小物塊A(也視為質點)由圓弧軌道頂端從靜止開始釋放,運動到軌道最低點時,和物塊B發生碰撞,碰后物塊B水平飛出,其落到水平地面時的水平位移s=0.80m。忽略空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,求:

(1)物塊A滑到圓弧軌道下端時的速度大小;

(2)物塊B離開圓弧軌道最低點時的速度大小;

(3)物塊A與物塊B碰撞過程中,A、B所組成的系統損失的機械能。

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(1)物塊A滑到圓弧軌道下端時的速度大小;

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(3)物塊A與物塊B碰撞過程中,A、B所組成的系統損失的機械能。

 

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科目:高中物理 來源:2010年廣東省梅州市曾憲梓中學高二10月月考物理試題 題型:計算題

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(1)物塊A滑到圓弧軌道下端時的速度大小;
(2)物塊B離開圓弧軌道最低點時的速度大小;
(3)物塊A與物塊B碰撞過程中,A、B所組成的系統損失的機械能。

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(2)欲使小球能通過C點落到墊子上,小球離A點的最大高度是多少?

 

 

 

 

 

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