
如图,一质量为m=0.1kg小球,从光滑弯曲轨道上O点由静止开始滑下,从A点进入半径r=0.4m的竖直圆轨道。已知OA之间的竖直高度为h=1.25m,而且恰好能通过圆轨道最高点B,然后从B点水平抛出,从弯曲轨道旁边经过(未接触弯曲轨道)并落在水平面上的C点(图中未画出),不计空气阻力,可认为小球整个运动过程在同一竖直平面内,取g=10m/s2,求:
(1)在A点时,轨道对小球的支持力的大小F;
(2)小球从A点到B点,机械能的减少量ΔE;
(3)从B点到C点,小球的水平位移的大小x。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】平抛运动位移的计算、绳球类模型及其临界条件、用动能定理求解外力做功和初末速度、机械能的组成
【详解】(1)小球从O点到A点过程,根据动能定理可得
解得
在A点,根据牛顿第二定律可得
解得
(2)小球恰好能通过圆轨道最高点B,则有
解得
小球从A点到B点,机械能的减少量为
代入数据解得
(3)小球从B点到C点做平抛运动,竖直方向有
解得
水平方向有
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