如图所示,轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2m的光滑[1/4]圆形轨道,BC段为高为h=5m的竖直轨道,CD段为水平

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  • 解题思路:(1)小球在B点时做的是匀速圆周运动,对小球受力分析,由向心力的公式可以求得小球受到的支持力的大小,在根据牛顿第三定律可以知道对圆形轨道的压力大小;(2)小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得水平距离;(3)小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得水平距离,与斜面的长度相对比,可以知道,小球将落在斜面上,再根据平抛运动的规律可以求得落在斜面上的位置.

    (1)小球达B受重力G和向上的弹力F作用,由牛顿第二定律知

    F=F-G=m

    v2

    R

    解得 F=3N.

    由牛顿第三定律知球对B的压力和对球的支持力大小相等,即小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N,方向竖直向下.

    (2)设小球离开B点做平抛运动的时间为t1,落地点到C点距离为s

    由 h=[1/2]gt12得:t1=

    2h

    g=

    2×5

    10s=1 s

    s=vB•t1=2×1 m=2 m.

    (3)如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长d=h=5m

    因为d>s,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

    Lcosθ=vBt2

    Lsinθ=[1/2]gt22

    联立①、②两式得

    t2=0.4s

    L=

    vBt2

    cosθ=

    2×.4

    2

    2m=0.8

    2m=1.13m.

    答:(1)小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N;

    (2)小球离开B点后,在CD轨道上的落地点到C的水平距离是2 m.

    (3)小球离开B点后能落在斜面上,落在斜面上距B 1.13m 的位置.

    点评:

    本题考点: 向心力;平抛运动.

    考点点评: 本题考查了圆周运动和平抛运动的规律,平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动,和竖直方向上的自由落体运动来求解.