问题
问答题
如图所示为固定在竖直平面内的光滑轨道ABCD，其中ABC部分为半径R=0.9m的半圆形轨道，CD部分为水平轨道．一个质量m=1kg的小球沿水平方向进入轨道，通过最高点A时对轨道的压力为其重力的3倍．小球运动过程中所受空气阻力忽略不
计，g取10m/s2．
（1）画出小球在A点时的受力示意图：
（2）求出小球在A点时的速度大小vA；
（3）求出小球经过C点进入半圆形轨道时对轨道的压力NC．
答案
（1）小球在A点受力示意图如图所示；
（2）在A点，由牛顿第二定律得：FNA+mg=m
，v 2A R
已知：FNA=3mg，解得：vA=6m/s；
（3）小球由C到A过程中，由动能定理得：
-mg•2R=
mvA2-1 2
mvC2，1 2
在C点，由牛顿第二定律得：FNC-mg=m
，v 2C R
解得：FNC=90N，
由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：
FNC′=FNC=90N，方向竖直向下．
答：（1）小球在A点时的受力示意图如图所示；
（2）小球在A点时的速度大小为6m/s；
（3）小球经过C点进入半圆形轨道时对轨道的压力大小为90N，方向竖直向下．