如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m 的小球A、B以不同速率进入管内,B通过最高点C时,对管壁上部的压力为3mg,A通过最高点C时,对管壁下部的压力为0.75mg.求(1)A、B两球通过C点的速率分别是多少?(2)A、B落地后,落地点间的距离.

问题描述:

如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m 的小球A、B以不同速率进入管内,B通过最高点C时,对管壁上部的压力为3mg,A通过最高点C时,对管壁下部的压力为0.75mg.求

(1)A、B两球通过C点的速率分别是多少?
(2)A、B落地后,落地点间的距离.

(1)两个小球在最高点时,受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力,对A球:3mg+mg=mvA2R,得:vA=4gR=2gR对B球:mg-0.75mg=mvB2R,得:vB=14gR=12gR(2)两球离开轨道后均做平抛运动,设落地时间为t,则有...
答案解析:(1)a球到达最高点时,管壁对球的弹力方向向下,大小为3mg,由重力和弹力提供向心力,由牛顿第二定律求出a球在最高点速度.
b球到达最高点时,管壁对球的弹力方向向上,大小为0.75mg,由重力和弹力提供向心力,由牛顿第二定律求出b球在最高点速度.
(2)两球从最高点飞出后均做平抛运动,竖直方向做*落体运动,由高度2R求出运动时间.水平方向做匀速直线运动,由速度和初速度求解水平位移,a、b两球落地点间的距离等于位移之差.
考试点:向心力;平抛运动.
知识点:本题关键是对小球在最高点处时受力分析,然后根据向心力公式和牛顿第二定律求出平抛的初速度,最后根据平抛运动的分位移公式列式求解.