(2010?濟(jì)南一模)如圖所示,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FN
分析:(1)小球恰好能通過(guò)圓弧軌道最高點(diǎn)D,說(shuō)明此時(shí)恰好是物體的重力作為向心力,由向心力的公式可以求得在D點(diǎn)的速度大小,從A到D的過(guò)程中,物體的機(jī)械能守恒,從而可以求得小球釋放時(shí)離最低點(diǎn)的高度.
(2)在C點(diǎn)時(shí),對(duì)物體受力分析,重力和支持力的合力作為向心力,由向心力的公式可以求得小球受得支持力的大小,再由牛頓第三定律可以知道對(duì)軌道壓力的大。
解答:解:(1)在D點(diǎn),速度為vD,則有mg=m
vD2
R

∴vD=2m/s
由A運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),機(jī)械能守恒得:
mg(h-2R)=m
vD2
R

∴h=1m
(2)由A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),機(jī)械能守恒mgh=
1
2
mvC2

在C點(diǎn),由向心力公式,得FN-mg=m
vC2
R

∴FN=12N
由牛頓第三定律得壓力為12N      
答:(1)小球最初離最低點(diǎn)C的高度為1m;
(2)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為12N.
點(diǎn)評(píng):小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以分為三部分,第一段是勻加速直線運(yùn)動(dòng),第二段的機(jī)械能守恒,第三段是平拋運(yùn)動(dòng),分析清楚各部分的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),采用相應(yīng)的規(guī)律求解即可.
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求:
(1)物塊運(yùn)動(dòng)至A時(shí)的速度
(2)物塊第一次運(yùn)動(dòng)至B時(shí)對(duì)軌道的壓力
(3)物體與斜面CD之間的動(dòng)摩擦因數(shù).

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