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半径R=0.50 m的光滑圆环固定在竖直平面内,轻质弹簧的一端固定在环的最高点A处,另一端系一个质量m=0.20 kg的小球,小球套在圆环上,已知弹簧的原长为L0=0.50 m,劲度系数k=4.8 N/m,将小球从如图所示的位置由静止开始释放,小球将沿圆环滑动并通过最低点C,在C点时弹簧的弹性势能EPC=0.6 J,g取10 m/s2。求:    
(1)小球经过C点时的速度vc的大小;
(2)小球经过C点时对环的作用力的大小和方向.
解:(1)设小球经过C点的速度为vc,小球从B到C,据机械能守恒定律得
mg(R+Rcos60°)=EPCmv2c
代入数据求出vc=3 m/s
(2)小球经过C点时受到三个力作用,即重力G、弹簧弹力F、环的作用力FN。设环对小球的作用力方向向上,根据牛顿第二定律F+FN-mg=m
由于F=kx=2.4 N,FN=m+mg-F
解得FN=3.2 N,方向向上
根据牛顿第三定律得出小球对环的作用力大小为3.2 N,方向竖直向下
练习册系列答案
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(1)小球经过C点时的速度vc的大小;
(2)小球经过C点时对环的作用力的大小和方向.

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9分)半径R0.50 m的光滑圆环固定在竖直平面内,轻质弹簧的一端固定在环的最高点A处,另一端系一个质量m0.20 kg的小球,小球套在圆环上,已知弹簧的原长为L00.50 m,劲度系数k5N/m,将小球从如图所示的位置由静止开始释放,小球将沿圆环滑动并通过最低点C,在C点时速度vC3m/sg10 m/s2.求:

(1)小球经过C点时的弹簧的弹性势能的大小;

(2)小球经过C点时对环的作用力的大小和方向.

 

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(12分) 如图所示,竖直平面内的一半径R=0.50 m的光滑圆弧槽BCD,B点与圆心O等高,一水平面与圆弧槽相接于D点,质量m=0.10 kg的小球从B点正上方H=0.95 m高处的A点自由下落,由B点进入圆弧轨道,从D点飞出后落在水平面上的Q点,DQ间的距离x=2.4 m,球从D点飞出后的运动过程中相对水平面上升的最大高度h=0.80 m,g取g=10 m/s2,不计空气阻力,求:

(1)小球经过C点时轨道对它的支持力大小FN

(2)小球经过最高点P的速度大小vP

(3)D点与圆心O的高度差hOD.

 

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科目:高中物理 来源:2013-2014辽宁沈阳郊联体高二上学期期中考试物理试卷(解析版) 题型:计算题

如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50 m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强的大小E=1.0×104 N/C,现有质量m=0.20 kg,电荷量q=8.0×104 C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,已知sAB=1.0 m,带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5.假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.求:(g=10 m/s2)

 

(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度;

(2)带电体最终停在何处.

 

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(1)小球经过C点时的速度vc的大小;

(2)小球经过C点时对环的作用力的大小和方向.

 

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