Question

【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)半徑為R=0.5m的光滑半圓環(huán)與水平軌道AB平滑連接，質(zhì)量m=0.2kg的小球以一定初速度從A點出發(fā)沿水平軌道向左運動，到圓環(huán)軌道最低點B后，小球沖上圓環(huán)恰能維持在圓環(huán)上做圓周運動，通過最高點C水平飛出，最后落到水平軌道上．（取g=10m/s2）求：

（1）小球在B點對半圓軌道的壓力
（2）小球飛出點到落地點的水平位移．

Answer 1

【答案】
（1）解：小球沖上圓環(huán)恰能維持在圓環(huán)上做圓周運動，根據(jù)mg=m 得， ，

根據(jù)動能定理得， ，

解得 ，

根據(jù)牛頓第二定律得， ，

解得NB=6mg=6×2N=12N，

根據(jù)牛頓第三定律知，小球在B點對半圓軌道的壓力為12N．

答：小球在B點對半圓軌道的壓力為12N；

（2）解：根據(jù)2R= 得，平拋運動的時間t= ，

則水平位移x= ．

答：小球飛出點到落地點的水平位移為1m．

【解析】（1）抓住小球恰好通過最高點，結(jié)合牛頓第二定律求出最高點的速度，根據(jù)動能定理求出最低點的速度，結(jié)合牛頓第二定律求出支持力，從而得出小球在B點對半圓軌道的壓力．（2）根據(jù)高度求出平拋運動的時間，結(jié)合C點的速度求出小球飛出點與落地點的水平位移．
【考點精析】本題主要考查了平拋運動和向心力的相關(guān)知識點，需要掌握特點:①具有水平方向的初速度;②只受重力作用，是加速度為重力加速度g的勻變速曲線運動；運動規(guī)律:平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動；向心力總是指向圓心，產(chǎn)生向心加速度，向心力只改變線速度的方向，不改變速度的大��；向心力是根據(jù)力的效果命名的.在分析做圓周運動的質(zhì)點受力情況時，千萬不可在物體受力之外再添加一個向心力才能正確解答此題．