Question

17．、如圖，位于豎直平面上的四分之一圓弧軌道光滑，半徑為R=2m，OB沿豎直方向，上端A距地面高度為H=4m，質(zhì)量為1.0kg的小球從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過B點(diǎn)，最后落在地面上C點(diǎn)處，不計(jì)一切阻力．g取10m/s²．求：
（1）小球剛運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力多大．
（2）小球落地點(diǎn)C與B點(diǎn)水平距離為多少．

Answer 1

分析 （1）小球從A到B的過程中只有重力做功，根據(jù)機(jī)械能守恒求解小球經(jīng)過B點(diǎn)的速度．在B點(diǎn)根據(jù)向心力公式求解對(duì)圓弧軌道的壓力．
（2）小球從B點(diǎn)拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律即可求解．

解答 解：（1）設(shè)小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v_B，對(duì)小球從A到B的過程，由機(jī)械能守恒得：
mgR=$\frac{1}{2}$mv_B²
代入數(shù)據(jù)解得：v_B=2$\sqrt{10}$m/s
在B點(diǎn)，根據(jù)向心力公式得：
N-mg=m$\frac{{v}_{B}^{2}}{R}$
代入數(shù)據(jù)解得：N=3mg=30N
根據(jù)牛頓第三定律得小球?qū)�圓弧軌道的壓力為30N．
（2）小球從B點(diǎn)拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，則有：
H-R=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
x=v_Bt
聯(lián)立解得：x=4m
答：（1）對(duì)軌道的壓力為30N．
（2）小球落地點(diǎn)C與B點(diǎn)水平距離為4 m．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵對(duì)兩個(gè)的運(yùn)動(dòng)過程分析清楚，然后選擇機(jī)械能守恒定律和平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律列式求解．