Question

如圖，光滑圓弧軌道與光滑斜面在B點(diǎn)平滑連接，圓弧半徑為R=0.4m，一半徑很小、質(zhì)量為m=0.2kg的小球從光滑斜面上A點(diǎn)由靜止釋放，恰好能通過(guò)圓弧軌道最高點(diǎn)D，g取10m/s²。

求：（1）小球最初離最低點(diǎn)C的高度h；

（2）小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小F_N；

（3）若斜面傾斜角與圖中θ相等，均為53°，小球離開D點(diǎn)至落到斜面上運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間？

 

Answer 1

解：（1）在D點(diǎn)，速度為v_D，

mg = mv_D²/R

∴v=2m/s

由A運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，機(jī)械能守恒

mg（h-2R）= mv_D²/2

∴h=1m

（2）由A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，機(jī)械能守恒

mgh=mv_C²/2

在C點(diǎn)，由向心力公式，得

F_N-mg=mv_C²/R

∴F_N=12N

（3）設(shè)撞到斜面上E點(diǎn)離B點(diǎn)的距離為x，飛行時(shí)間為t，由位移公式，得

Rsin53⁰+xcos53⁰   = v_Dt

R+Rcos53⁰-xsin53⁰ = gt²/2

由上面兩式，得

t = s

評(píng)分：（1）（2）各4分，（3）中列式4分，結(jié)果4分。