如图所示,位于竖直平面上的圆弧轨道光滑,半径为R,OB沿竖直方向

如图所示,位于竖直平面上的圆弧轨道光滑,半径为ROB沿竖直方向,上端A距地面高度为H,质量为m的小球从A点由静止释放,到达B点时的速度为,最后落在地面上C点处,不计空气阻力.求:

1)小球刚运动到B点时的加速度为多大,对轨道的压力多大.

2)小球落地点CB点水平距离为多少.

答案

考点:

向心力;牛顿第二定律;平抛运动.版权所有

专题:

牛顿第二定律在圆周运动中的应用.

分析:

1)已知小球到达B点时的速度,由向心加速度的公式a=列式求解B点的加速度;经过B点时,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出支持力,再由牛顿第三定律求出小球对轨道的压力.

2)小球从B点抛出后做平抛运动,根据平抛运动的位移公式求解;

解答:

解:(1)小球到达B点时的加速度 a==aB

则得:aB===2g

根据牛顿第二定律 FNmg=maB=mg

得:FN=3mg

根据牛顿第三定律得:小球运动到B点对轨道的压力为 FN′=FN=3mg

2)小球从B点抛出后做平抛运动,竖直方向自由落体,则有:

 水平方向匀速运动,有:

  s=vBt

vB=

联立上三式得:s=2

答:

1)小球刚运动到B点时的加速度为2g,对轨道的压力为3mg

2)小球落地点CB点水平距离为2

点评:

本题要知道小球做圆周运动时,到B点的加速度即为B点的向心加速度.平抛运动根据运动的分解法进行研究.

 

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