摘要: 15.如图甲所示,一个质量为0.6 kg 的小球以某一初速度从P点水平抛出,恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力,进入圆弧时无机械能损失).已知圆弧的半径R=0.3
(1)小球做平抛运动的初速度v0.
(2)P点与A点的高度差h.
(3)小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力
【答案】(1)2m/s;(2)0.6m;(3)8N,方向竖直向上.
【解析】
试题分析:小球恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧,根据速度的分解可以求出初速度v0; P至A的过程由动能定理得P点与A点的高度差;选择从A到C的运动过程,运用动能定理求出C点速度,再根据向心力公式求出小球在最高点C时对轨道的压力.
(1)速度分解如图所示
由平抛运动规律得
v0=vx=vAcosθ=2m/s
(2)小球由P至A的过程由动能定理得
得h=0.6m
(3)小球从A点到C点的过程中,由动能定理得
得
小球在C点时由牛顿第二定律得
得
由牛顿第三定律得
FNC'=FNC=8N,方向竖直向上.
【点睛】本题是平抛运动和圆周运动相结合的典型题目,可以运用平抛运动和圆周运动的基本公式,求速度的问题,也可以用动能定理来求解.