Question

如圖所示，軌道ABCD的AB段為一半徑R=0.2的光滑圓形軌道，BC段為高為h=5的豎直軌道，CD段為水平軌道。一質(zhì)量為0.1的小球由A點從靜止開始下滑到B點時速度的大小為2/s，離開B點做平拋運動（g取10/s²），求：

（1）小球離開B點后，在CD軌道上的落地點到C的水平距離；

（2）小球到達(dá)B點時對圓形軌道的壓力大小？

（3）如果在BCD軌道上放置一個傾角＝45°的斜面（如圖中虛線所示），那么小球離開B點后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置。

Answer 1

（1）S=2m

（2）F＝3N

(3) 能

解析:

（1）設(shè)小球離開B點做平拋運動的時間為t₁，落地點到C點距離為s

由h =gt₁² 得： t₁==s = 1 s

s = v_B·t₁ = 2×1 m = 2 m

（2）小球達(dá)B受重力G和向上的彈力F作用，由牛頓第二定律知

      解得F＝3N

由牛頓第三定律知球?qū)�B的壓力，即小球到達(dá)B點時對圓形軌道的壓力大小為3N，方向豎直向下。

（3）如圖，斜面BEC的傾角θ=45°，CE長d = h = 5m，因為d ＞ s，所以小球離開B點后能落在斜面上

   

（說明：其它解釋合理的同樣給分。）

假設(shè)小球第一次落在斜面上F點，BF長為L，小球從B點到F點的時間為t₂

Lcosθ= v_Bt₂         ①　　

Lsinθ=gt₂²        ②

聯(lián)立①、②兩式得

t₂ = 0.4s    

L ==m = 0.8m = 1.13m高考資源網(wǎng)  

說明：關(guān)于F點的位置，其它表達(dá)正確的同樣也行。