由光滑细管组成的轨道如图所示,其中AB段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内.一质量为m的小球,从距离水平地面

由光滑细管组成的轨道如图所示,其中AB段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内.一质量为m的小球,从距离水平地面高为H的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上.求:

(1)为使小球能从细管A端水平抛出,H应满足的条件;
(2)如果H=5R,小球运动到C点时对轨道的压力;
(3)如果H=5R,小球落到地面相对于A点的水平位移.
牛人华伟 1年前 已收到3个回答 举报

紫剑清秋 花朵

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解题思路:(1)从D到A运动过程中只有重力做功,机械能守恒,为使小球能从细管A端水平抛出,小球经过A点的速度必须大于0.
(2)从D到C运动过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律求出C点速度,小球在C点,重力和轨道的支持力对小球提供向心力,根据牛顿第二定律即可求得小球受到的支持力.根据牛顿第三定律得到小球对轨道的压力;
(3)从D到A运动过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律求出A点速度,从A点抛出后做平抛运动,根据平抛运动规律求出水平位移.

(1)从D到A运动过程中只有重力做功,由机械能守恒得mgH-2mgR=
1
2m
v2A
为使小球能从细管A端水平抛出,小球经过A点的速度必须大于0,即vA>0
所以:H>2R;
(2)从D到C运动过程中只有重力做功,机械能守恒,得:
mgH=
1
2m
v2C
所以:N-mg=m

v2C
R
N=mg+
m
v2c
R=11mg
根据牛顿第三定律得到小球对轨道的压力:N′=N=11mg; 
(3)小球从释放点D到A,由机械能守恒定律得:mgH-2mgR=
1
2m
v2A
过A点后做平抛运动2R=
1
2gt2
x=vAt
得:x=
24R=2
6R;
答:(1)为使小球能从细管A端水平抛出,H应满足的H>2R;
(2)如果H=5R,小球运动到C点时对轨道的压力是11mg;
(3)如果H=5R,小球落到地面相对于A点的水平位移是2
6R.

点评:
本题考点: 动能定理的应用;平抛运动;机械能守恒定律.

考点点评: 本题涉及的知识点较多,由机械能守恒定律、平抛运动基本公式及圆周运动达到最高点的条件,难度适中.

1年前

9

喜水妙妙 幼苗

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1)为使小球能从细管A端水平抛出,
VA>0
mgH-1mg2R>0
H>2R
2)如果H=5R,小球运动到C点时对轨道的压力N
N-mg=mv^2/R
mgH=1/2mv^2
N=11mg
(3)如果H=5R,小球落到地面相对于A点的水平位移x
2R=1/2gt^2
x=v0t
mgH=mg2R+1/2mv0^2
x=2√6R

1年前

2

wswwj 幼苗

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H>2R,因为没速度不会掉下来。
用能量守恒,Ep=Ek 即mg(5R—2R)=(1/2)mV²,得V t=根号下4R/g 得水平距离S=Vt 第二个问题:mgh=(1/2)mv² 再运用向心力后得FN

1年前

0
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