如圖所示的“S”形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,放置在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分是由兩個半徑相等的半圓對接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌道底端與水平地面相切,軌道在水平方向不可移動.彈射裝置將一個小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從a點(diǎn)水平彈射向b點(diǎn)并進(jìn)入軌道,經(jīng)過軌道后從最高點(diǎn)d水平拋出(拋出后小球不會再碰軌道),已知小球與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,不計其他機(jī)械能損失,ab段長L=1.25m,圓的半徑R=0.1m,小球質(zhì)量m=0.01kg,軌道質(zhì)量為M=0.26kg,取g=10
m/s2,求:
(1)若v0=5m/s,小球從最高點(diǎn)d拋出后的水平射程.
(2)若v0=5m/s,小球經(jīng)過軌道的最高點(diǎn)d時,管道對小球作用力的大小和方向.
(3)設(shè)小球進(jìn)入軌道之前,軌道對地面的壓力大小等于軌道自身的重力,當(dāng)v0至少為多少時,小球經(jīng)過兩半圓的對接處c點(diǎn)時,軌道對地面的壓力為零.
精英家教網(wǎng)
(1)對a到d全過程運(yùn)用動能定理:-μmgL-4mgR=
1
2
mvd2-
1
2
mv02

vd=2
3
m/s

   小球離開d點(diǎn)后做平拋運(yùn)動,4R=
1
2
gt2
.t=
8R
g
=
2
5
s

    水平射程x=vdt=
2
6
5
m

(2)在d點(diǎn)有:mg+F=m
vd2
R

      F=1.1N.管道對小球的作用力方向向下.
(3)當(dāng)小球在c點(diǎn)對軌道向上的作用力等于軌道自身的重力時,軌道對地面的壓力為0.
有N+mg=m
vc2
R
   N=Mg
vc=3
3
m/s

根據(jù)動能定理得:
-μmgL-2mgR=
1
2
mvc2-
1
2
mv02

v0=6m/s.
故v0至少為6m/s時,小球經(jīng)過兩半圓的對接處c點(diǎn)時,軌道對地面的壓力為零.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)某同學(xué)玩“彈珠游戲”裝置如圖所示,S形管道BC由兩個半徑為R的
1
4
圓形管道拼接而成,管道內(nèi)直徑略大于小球直徑,且遠(yuǎn)小于R,忽略一切摩擦,用質(zhì)量為m的小球?qū)椈蓧嚎s到A位置,由靜止釋放,小球到達(dá)管道最高點(diǎn)C時對管道恰好無作用力,求:
(1)小球到達(dá)最高點(diǎn)C的速度大。
(2)若改用同樣大小質(zhì)量為2m的小球做游戲,其它條件不變,求小球能到達(dá)的最大高度;
(3)若改用同樣大小質(zhì)量為
m
4
的小球做游戲,其它條件不變,求小球落地點(diǎn)到B點(diǎn)的距離.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2014屆度江蘇省揚(yáng)州市高三第一學(xué)期期中檢測物理試卷(解析版) 題型:計算題

(14分)某同學(xué)玩“彈珠游戲”裝置如圖所示,S形管道BC由兩個半徑為R的1/4圓形管道拼接而成,管道內(nèi)直徑略大于小球直徑,且遠(yuǎn)小于R,忽略一切摩擦,用質(zhì)量為m的小球?qū)椈蓧嚎s到A位置,由靜止釋放,小球到達(dá)管道最高點(diǎn)C時對管道恰好無作用力,求:(    )

⑴小球到達(dá)最高點(diǎn)C的速度大;

⑵若改用同樣大小質(zhì)量為2m的小球做游戲,其它條件不變,求小球能到達(dá)的最大高度;

⑶若改用同樣大小質(zhì)量為m/4的小球做游戲,其它條件不變,求小球落地點(diǎn)到B點(diǎn)的距離。

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案