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如图所示,竖直平面内的3/4圆弧形光滑管道半径略大于小球半径,管道中心到圆心距离...

如图所示,竖直平面内的3/4圆弧形光滑管道半径略大于小球半径,管道中心到圆心距离为R,A端与圆心O等高,AD为水平面,B端在O的正下方,小球自A点正上方由静止释放,自由下落至A点时进入管道,当小球到达B点时,管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍.求:
(1)释放点距A点的竖直高度;
(2)落点C与A的水平距离.

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(1)小球在管道内做圆周运动,由牛顿第二定律可以求出小球在B点的速度,由动能定理可以求出释放点距A点的竖直高度. (2)小球离开轨道后做平抛运动,由平抛运动知识可以求出C到A的水平距离. 【解析】 (1)在B点,管壁对小球的弹力F=9mg, 小球做圆周运动,由牛顿第二定律可得:F-mg=m, 从小球开始下落到达B点的过程中, 由动能定理可得:mg(h+R)=mvB2-0, 解得,h=3R; (2)小球从B点到达管道最高点过程中, 由动能定理可得:-2mgR=mv2-mvB2, 小球离开管道后做平抛运动, 在竖直方向上:R=gt2, 在水平方向上:x=vt, 解得:x=2R, 落点C与A的水平距离为(2-1)R; 答:(1)释放点距A点的竖直高度为3R; (2)落点C与A的水平距离为(2-1)R.
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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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