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如图所示,光滑的半球形固定在水平面上,其半径为R,有一小球(可视为质点)静止在半...

如图所示,光滑的半球形固定在水平面上,其半径为R,有一小球(可视为质点)静止在半球形的最高点,小球受一扰动沿球面向下滚动,初速忽略不计,重力加速度为g.
求:(1)小球落到地面时的速度大小.
(2)小球落到地面时速度的水平分量和竖直分量.

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(1)小球从开始向下滚动到落地过程,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律列式可求出小球落到地面时的速度大小. (2)分两个过程研究:小球在球面上滚动和离开球面.当小球刚离开球面时,由重力的分力提供向心力,由牛顿第二定律和机械能守恒结合此时小球的速度;小球离开球面后做斜下抛运动,水平方向匀速运动,由速度分解求得水平方向的分速度,并求出竖直方向的分速度. 【解析】 (1)小球从开始向下滚动到落地过程,由机械能守恒定律得:   解得: (2)球离开球面时满足: 由机械能守恒定律得: 解得:,cosα= 离开球面后,小球的水平速度不变. ∴, 答: (1)小球落到地面时的速度大小是. (2)小球落到地面时速度的水平分量和竖直分量分别为和.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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