如图所示，轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2m的光滑14圆形轨道，BC段为高h=5m的竖直轨道，CD段为水平轨道．一质量为0.1Kg的小球由A点从静止开始下滑到B点时速度的大小为2m/s，离开B点做平抛运动（g取10m/s2），求：①小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C的水平距离；②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小？③如果在BCD轨道上放置一个倾角θ=45°的斜面（如图中虚线所示），那么小球离开B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置．

答

（1）设小球离开B点做平抛运动的时间为t₁，落地点到C点距离为s
竖直方向，由h=

1

2

gt₁²   
得：t₁=

2h g

=

2×5 10

s=1s
水平方向：s=v_B•t₁=2×1 m=2 m
（2）小球达B受重力G和向上的弹力F作用，根据向心力公式和牛顿第二定律得：
F_向=F-G=m

v2

R

      解得F=3N
由牛顿第三定律知球对B的压力F′=-F，即小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N，方向竖直向下．
（3）如图，斜面BEC的倾角θ=45°，CE长d=h=5m
因为d＞s，所以小球离开B点后能落在斜面上，
假设小球第一次落在斜面上F点，BF长为L，小球从B点到F点的时间为t₂
Lcosθ=v_Bt₂ ①
Lsinθ=

1

2

gt₂²②
联立①②两式得：t₂=0.4s
L=

vBt2

cosθ

=

2×0.4

2 2

m=0.8

2

m≈1.13m
答：①小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C的水平距离为2m；
②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N；
③小球离开B点后能落到斜面上，它第一次落在斜面上的位置距离B点为1.13m．
答案解析：①小球做平抛运动，根据平抛运动的规律可以求得水平距离；
②小球在B点时做的是匀速圆周运动，对小球受力分析，由向心力的公式可以求得小球受到的支持力的大小，在根据牛顿第三定律可以知道对圆形轨道的压力大小；
③小球做平抛运动，根据平抛运动的规律可以求得水平距离，与斜面的长度相对比，可以知道，小球将落在斜面上，再根据平抛运动的规律可以求得落在斜面上的位置．
考试点：牛顿运动定律的综合应用；牛顿第三定律；平抛运动；向心力．
知识点：本题考查了圆周运动和平抛运动的规律，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的*落体运动来求解．