Question

6．如圖所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC，其半徑R=0.4m，軌道在C處與水平地面相切．在C處放一質(zhì)量為m=1kg的小物塊，給它一水平向左的初速度v₀=5m/s，結果它沿CBA運動，通過最高點A時水平飛出，最后落在水平面上的D點．取重力加速度g=10m/s²．求：
（1）小物塊到達A點時速度v的大小．
（2）小物塊通過A點時對軌道的壓力N．
（3）C、D間的水平距離s．

Answer 1

分析 （1）從C到A過程，根據(jù)機械能守恒定律求解A的速度；
（2）在A點，重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)向心力公式列式即可求解；
（3）小物塊通過A點后做平拋運動，由平拋運動的規(guī)律可求得CD間的距離s．

解答 解：（1）設小物體的質(zhì)量為m，經(jīng)A處時的速度為v，依據(jù)機械能守恒定律
  $\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$mv²+2mgR                         
代入數(shù)據(jù)解得 v=3m/s                                   
（2）物塊在A點時，根據(jù)牛頓第二定律：N+mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$                            
解得 N=12.5 N                                         
根據(jù)牛頓第三定律，小物塊對軌道的壓力大小為  12.5 N             
（3）設由A到D經(jīng)歷的時間為t，則有
      2R=$\frac{1}{2}$gt²
     s=vt．                              
聯(lián)立解得 s=1.2 m                                   
答：
（1）小物塊到達A點時速度v的大小是3m/s．
（2）小物塊通過A點時對軌道的壓力N是12.5N．
（3）C、D間的水平距離s是1.2m．

點評 本題考查機械能守恒及平拋運動的規(guī)律，解題時注意過程分析，找出各過程可用的物理規(guī)律及聯(lián)系，應用所學規(guī)律進行研究．