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如图所示,轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2 m的光滑1/4圆形轨道,BC段...

如图所示,轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2 m的光滑1/4圆形轨道,BC段为高为h=5 m的竖直轨道,CD段为水平轨道.一质量为0.2 kg的小球从A点由静止开始下滑,到达B点时速度的大小为2 m/s,离开B点做平抛运动(g=10 m/s2),求:

(1)小球离开B点后,在CD轨道上的落地点到C点的水平距离;

(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力大小;

(3)如果在BCD轨道上放置一个倾角θ=45°的斜面(如图中虚线所示),那么小球离开B点后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置距离B点有多远.如果不能,请说明理由.

 

(1)2 m (2)6 N (3)能落到斜面上,第一次落在斜面上的位置距离B点1.13 m 【解析】(1)根据h= gt2得, , 则落地点与C点的水平距离x=vBt=2×1m=2m. (2)根据动能定理得,mgR=mvB2, 解得 , 根据牛顿第二定律得, , 解得 , 由牛顿第三定律知小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为6 N,方向竖直向下. (3)如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长d=h=5 m,因为d>x,所以小球离开B点后能落在斜面上; 假设小球第一次落在斜面上F点,BF长为L,小球从B点到F点的时间为t2; Lcos θ=vBt2 ① ② 联立①②两式得t2=0.4 s;L≈1.13 m. 点睛:本题考查了平抛运动和圆周运动的综合,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键.  
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有一种叫“飞椅”的游乐项目,如图所示。长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ。不计钢绳的重力,求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。

 

 

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未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律.悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运动.现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄.在有坐标纸的背景屏前,拍下了小球在平抛运动过程中的多张照片,经合成后,照片如图10乙所示.a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置,已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s,照片大小如图中坐标所示,又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,则:

 

(1)由已知信息,可知a点________(选填“是”或“不是”)小球的抛出点;

(2)由已知信息,可以推算出该星球表面的重力加速度为________ m/s2

(3)由已知信息可以算出小球平抛的初速度是________ m/s;

(4)由已知信息可以算出小球在b点时的速度是________ m/s.

 

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为验证向心力公式,某探究小组设计了如图所示的演示实验,在米尺的一端钻一个小孔,使小孔恰能穿过一根细线,线下端挂一质量为m,直径为d的小钢球.将米尺固定在水平桌面上,测量出悬点到钢球的细线长度l,使钢球在水平面内做匀速圆周运动,圆心为O,待钢球的运动稳定后,用眼睛从米尺上方垂直于米尺往下看,读出钢球外侧到O点的距离r,并用秒表测量出钢球转动n圈用的时间t.则:

(1)小钢球做圆周运动的周期T=________.

(2)小钢球做圆周运动的向心力F=________.

 

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如图所示,长0.5 m的轻质细杆,一端固定有一个质量为3 kg的小球,另一端由电动机带动,使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动,小球的速率为2 m/s.取g=10 m/s2,下列说法正确的是(   )

A. 小球通过最高点时,对杆的拉力大小是24 N

B. 小球通过最高点时,对杆的压力大小是6 N

C. 小球通过最低点时,对杆的拉力大小是24 N

D. 小球通过最低点时,对杆的拉力大小是54 N

 

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