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如图所示,光滑半圆形轨道处于竖直平面内,半圆形轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端...

如图所示,光滑半圆形轨道处于竖直平面内,半圆形轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A.一质量为m的小球在水平地面上C点受水平向左的恒力F由静止开始运动,当运动到A点时撤去恒力F,小球沿竖直半圆形轨道运动到轨道最高点B点,最后又落在水平地面上的D(图中未画出).已知AC间的距离为L,重力加速度为g.

1若轨道半径为R,求小球到达半圆形轨道B点时对轨道的压力FN

2为使小球能运动到轨道最高点B,求轨道半径的最大值Rm

3轨道半径R多大时,小球在水平地面上的落点DA点距离最大?最大距离xm是多少?

 

(1)(2)(3); 【解析】试题分析:先由动能定理求出小球到达B点时的速度大小,再由牛顿第二定律求出轨道对小球的弹力,即可由牛顿第三定律得到小球对轨道的压力.当小球对轨道的压力恰好为零时,求出轨道半径的最大值Rm;小球离开B点后做平抛运动,根据高度求出平抛运动的时间,再根据初速度和时间求出平抛运动的水平位移表达式,与第1题中小球经过B点的速度联立,运用数学知识求解. (1)设小球到达圆轨道B点时速度为v,从C到B,由动能定理有 解得: 据牛顿第二定律有: ,解得 根据牛顿第三定律可知,小球到达圆轨道B点时对轨道的压力为: ,方向竖直向上. (2)轨道半径越大,小球到达最高点的速度越小,当小球恰好到达最高点时,轨道对小球的作用力为零,则小球对轨道的压力也为零,此时轨道半径最大,则令,解得轨道半径的最大值 (3)设小球平抛运动的时间为t,在竖直方向上有: ,得 水平位移为 当时,水平位移x最大,得 D到A最大距离为:  
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考点分析:
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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.

 

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(1)小球从抛出到落地经历的时间t

(2)小球落地点与抛出点的水平距离x

(3)小球落地时的速度大小v.

 

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有一只小船正在过河河宽d=400 m小船在静水中的速度v1=5 m/s,水的流速v2=3 m/s.小船以下列条件过河时求过河的时间

1以最短的时间过河

2以最短的位移过河

 

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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=________.

三.计算题:(本题共5小题,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的、没有答在相应的题号处的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.)

 

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