问题 问答题

如图所示,一个小球质量为m,在半径为R的光滑管内的顶部A点水平飞出,恰好又从管口B点射人管内,则:

(1)小球在A点对上侧管壁有弹力作用还是对下侧管壁有弹力作用?作用力多大?

(2)若要使小球对上侧管壁弹力大小等于重力,则小球对A点的速度应为多少?

答案

(1)小球从A运动到B做平抛运动,则

水平方向:R=vAt,

竖直方向:R=

1
2
gt2

解得:vA=

Rg
2

若球对上、下管壁均无压力,则

mg=

mv2
R

v=

Rg

vA

Rg
,所以对下管有压力

根据mg-FN=m

vA2
R

解得:FN=

1
2
mg,即压力为
1
2
mg

(2)小球对上侧管壁弹力大小等于重力,则上侧管壁对小球的压力也为mg,则有:

mg+FN=

mvA2
R

解得vA=

2Rg

答:(1)小球在A点对下侧管壁有弹力作用,作用力大小为

1
2
mg;

(2)若要使小球对上侧管壁弹力大小等于重力,则小球对A点的速度应为

2Rg

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