Question

【題目】如圖所示為演示平拋運動的實驗裝置。圖中水平放置的底板上豎直地固定有M板和N板。M板上部有一半徑為R的圓弧形的軌道，P為最高點，Q為最低點，Q點處的切線水平，距底板高為H。N板上固定有三個圓環(huán)，將質量為m的小球從P處靜止釋放小球運動至Q飛出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距Q水平距離為L處。不考慮空氣阻力，重力加速度為g。求：

(1)距Q水平距離為的圓環(huán)中心到底板的高度；

(2)小球運動到Q點時速度的大小以及對軌道壓力的大小和方向。

Answer 1

【答案】(1)，(2)速度為，壓力大小為，方向豎直向下。

【解析】

(1)根據運動學公式有：

解得：

所以距水平距離為的圓環(huán)中心離底板的高度為：

；

(2)由平拋運動的規(guī)律：

解得：

由牛頓第二定律，可得，在點有：

解得：

根據牛頓第三定律，則小球在點對軌道的壓力：

方向豎直向下。