问题 问答题

如图所示,竖直平面内的

3
4
圆弧形光滑轨道半径为R,A端与圆心O等高,AD为水平面,B点在O的正上方,一个小球在A点以一竖直向下初速度进入圆轨道并恰能到达B点.求:

(1)小球在A点的初速度为多少;

(2)落点C与A点的水平距离?

答案

(1)小球从A点运动到B点的过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律得:

1
2
mvA2-
1
2
mvB2
=mgR

恰好到达B点,在B点根据向心力公式得:

m

vB2
R
=mg

解得:vA=

3gR

vB=

gR

(2)小球从B点抛出后做平抛运动,

t=

2R
g

水平方向有:x=vBt=

2
R

所以落点C与A点的水平距离为x-R=(

2
-1)R

答:(1)小球在A点的初速度为

3gR

(2)落点C与A点的水平距离为(

2
-1)R.

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