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如图所示,位于竖直平面上的
1
4
圆弧光滑轨道,半径为R,OB沿竖直方向,圆弧轨道上端A距地面高度为H,质量为m的小球从A静止释放,最后落在地面C点处,不计空气阻力.求:
(1)小球刚运动到B点时,对轨道的压力多大??
(2)小球落地点C与B的水平距离S为多少??
(1)小球沿圆弧做圆周运动,在B点由牛顿第二定律有
FN-mg=m
vB2
R

而由A→B,由机械能守恒有
mgR=
1
2
mvB2

由①、②可解得NB=3mg③
根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力大小等于轨道对小球的支持力,为3mg
(2)小球离B点后做平抛运动,抛出点高为H-R,
竖直方向有H-R=
1
2
gt2

水平方向有S=vB?t⑤
由②可解得vB=
2gR

解④、⑤、⑥可得水平距离S=
4HR-4R2

答:(1)小球刚运动到B点时,对轨道的压力为3mg
(2)小球落地点C与B的水平距离S为
4HR-4R2
练习册系列答案
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B.在利用a=
△v
△t
探究匀速圆周运动向心加速度大小表达式的过程中应用了极限法
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