问题 问答题

如图所示,物体质量m1=0.1kg,视为质点,在C处弹簧发射器的作用下,沿光滑半圆轨道至最高点A处后在空中飞行,不计空气阻力,恰好沿PQ方向击中P点,∠PQC=53°,半圆的半径R=0.5m,A、P两点的竖直距离为0.8米,g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6

(1)此物体离开A点后作什么运动?在A点速度多大?A、P两点的水平距离为多大?物体在A点对轨道的压力有多大?

(2)质量m2=0.2kg的另一物体,也视为质点,放于与A点等高的光滑斜面BP上,其倾角为53°,问:当质量m1的物体刚要离开轨道A点时,静止释放质量m2的物体应该提前还是滞后多少时间,才能实现两物体同时到达P点?

答案

(1)物体离开A点后作平抛运动.

物体经过P点时竖直分速度为:vy=

2ghAP
=
2×10×0.8
m/s=4m/s

设物体在A点速度大小为vA

据题意知:物体沿PQ方向击中P点,此时速度恰好沿PQ方向,则:vy=vAtan53°,得 vA=3m/s

物体从A运动到P的时间为:t=

2hAP
g
=
2×0.8
10
s=0.4s

所以A、P两点的水平距离为 x=vAt=1.2m.

在A点,以物体为研究对象,根据牛顿第二定律得:

N+mg=m

v2A
R

则得,N=m(

v2A
R
-g)=0.1×(
32
0.5
-10)N=0.8N;

根据牛顿第三定律得:物体在A点对轨道的压力N′=N=0.8N,方向竖直向上.

(2)质量m2=0.2kg的物体向下的加速度为 a=gsin53°=8m/s2

根据xBP=

1
2
at2,xBP=
hAP
sin53°
=
0.8
0.8
m=1m

联立解得,m2物体运动到P点的时间 t′=0.5s

所以静止释放质量m2的物体应该提前0.1s才能实现两物体同时到达P点.

答:

(1)此物体离开A点后作平抛运动,在A点速度为3m/s,A、P两点的水平距离为1.2m,物体在A点对轨道的压力为0.8N.

(2)当质量m1的物体刚要离开轨道A点时,静止释放质量m2的物体应该提前0.1s才能实现两物体同时到达P点.

不定项选择题
配伍题 B1型题