問題詳情:
如圖所示,半徑R=0.40m的光滑半圓軌道處於豎直平面內,直徑AB豎直,半圓軌道與粗糙的水平地面相切於軌道的端點A.一質量為m=0.10kg的小球,以一定的初速度v0在水平地面上向左作加速度a=4.0m/s2的勻減速直線運動,運動L=4.0m後,衝上豎直半圓軌道,最後小球落在C點.AC的水平距離d=1.6m(取重力加速度g=10m/s2).求
(1)小球經過最髙點B時對軌道的壓力大小FB;
(2)小球初速度v0.
【回答】
考點: 動能定理的應用;平拋運動.
專題: 動能定理的應用專題.
分析: (1)小球離開B點後做平拋運動,由平拋運動的分位移公式求出小球經過B點時的速度,再由牛頓運動定律求解小球經過最髙點B時對軌道的壓力大小FB;
(2)由機械能守恆定律求出小球經過A點的速度,結合運動學位移速度關係式求初速度.
解答: 解:(1)小球離開B點後做平拋運動,則
2R=,d=vBt
解得 vB=4m/s
在最高點B時,有 mg+FB′=m
可得 FB′=3N
由牛頓第三定律得FB=FB′=3N
(2)小球從A運動到B的過程,由機械能守恆得
=2mgR+
解得 vA=4m/s
由=2ax
解得 v0=8m/s
答:
(1)小球經過最髙點B時對軌道的壓力大小FB是3N.
(2)小球初速度v0是8m/s.
點評: 本題綜合運用了機械能守恆定律、向心力公式、平拋運動規律,關鍵理清過程,選擇適當的定理或定律進行解題.
知識點:動能和動能定律
題型:計算題