如图所示,在倾角为θ =30°的光滑斜面ABCD上,有一长为l=0.4m的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,已知O点到斜面底边的距离SOE=L=1.4m,重力加速度g=l0m/s2,求:
(1)小球通过最高点a时的速度va多大?
(2)若小球运动到圆周最低点b点时细线断裂,小球落到斜面底边时经过了D点,则DE间距等于多少?
如图所示,在倾角为θ =30°的光滑斜面ABCD上,有一长为l=0.4m的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,已知O点到斜面底边的距离SOE=L=1.4m,重力加速度g=l0m/s2,求:
(1)小球通过最高点a时的速度va多大?
(2)若小球运动到圆周最低点b点时细线断裂,小球落到斜面底边时经过了D点,则DE间距等于多少?
解析:
(1) 小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过a点时细线的拉力为零,根据牛顿第二定律
①(3分)
解得m/s (1分)
(2)小球从a点运动到b点,根据机械能守恒定律
②(3分)
解得 m/s ③
小球运动到b点时细线断裂,小球在斜面上作类平抛运动,在平行于底边方向做匀速运动,在垂直于底边方向做初速为零的匀加速度运动
④(1分)
⑤(1分)
又 ⑥(1分)
联立③④⑤⑥解得 2m ( 2分)
【命题思想】考查圆周运动规律、类平抛运动规律、机械能守恒定律的综合应用.
说明:本题考查斜面上圆周运动的最高点和最低点,属于高考中擦边球问题,即处于高考中超纲或不超纲的临界点,在考试中是可以涉及的。如考后老师有此疑问,可作如此解释。