如图所示,ABCDO是处于竖直平面内的光滑轨道,AB是半径为R=15m的1/4圆周轨道,CDO是直径为15m的...
问题详情:
如图所示,ABCDO是处于竖直平面内的光滑轨道,AB是半径为R=15m的1/4圆周轨道,CDO是直径为15m的半圆轨道。AB轨道和CDO轨道通过极短的水平轨道(长度忽略不计)平滑连接。半径OA处于水平位置,直径OC处于竖直位置。一个小球P从A点的正上方高H处自由落下,从A点进入竖直平面内的轨道运动(小球经过A点时无机械能损失)。当小球通过CDO轨道最低点C时对轨道的压力等于其重力的23/ 3倍,取g为10m/s。
(1)试求高度H的大小;
(2)小球到达CDO轨道的最高点O的速度;
(3)求小球沿轨道运动后再次落回轨道上时的速度大小。
【回答】
解:(本大题满分15分)
(1)在C点对轨道的压力等于重力的倍,由牛顿第三定律得,
在C点轨道对小球的支持力大小为mg--------1分。
设小球过C点速度v1
--------2分
P到C过程,由机械能守恒:
---------2分
解得: ---------------1分
(2)设小球能到达O点,由P到O,机械能守恒,到O点的速度v2:
-------2分
--------2分
(3)小球在O点的速度
离开O点小球做平抛运动:
水平方向: --------1分
竖直方向:--------1分
且有:--------2分
解得: 再次落到轨道上的速度--------1分
知识点:专题四 功和能
题型:计算题