(2010?濟南一模)如圖所示,光滑圓弧軌道與光滑斜面在B點平滑連接,圓弧半徑為R=0.4m,一半徑很小、質(zhì)量為m=0.2kg的小球從光滑斜面上A點由靜止釋放,恰好能通過圓弧軌道最高點D,g取10m/s2.求:
(1)小球最初離最低點C的高度h;
(2)小球運動到C點時對軌道的壓力大小FN
分析:(1)小球恰好能通過圓弧軌道最高點D,說明此時恰好是物體的重力作為向心力,由向心力的公式可以求得在D點的速度大小,從A到D的過程中,物體的機械能守恒,從而可以求得小球釋放時離最低點的高度.
(2)在C點時,對物體受力分析,重力和支持力的合力作為向心力,由向心力的公式可以求得小球受得支持力的大小,再由牛頓第三定律可以知道對軌道壓力的大。
解答:解:(1)在D點,速度為vD,則有mg=m
vD2
R

∴vD=2m/s
由A運動到D點,機械能守恒得:
mg(h-2R)=m
vD2
R

∴h=1m
(2)由A運動到C點,機械能守恒mgh=
1
2
mvC2

在C點,由向心力公式,得FN-mg=m
vC2
R

∴FN=12N
由牛頓第三定律得壓力為12N      
答:(1)小球最初離最低點C的高度為1m;
(2)小球運動到C點時對軌道的壓力大小為12N.
點評:小球的運動過程可以分為三部分,第一段是勻加速直線運動,第二段的機械能守恒,第三段是平拋運動,分析清楚各部分的運動特點,采用相應(yīng)的規(guī)律求解即可.
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求:
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