如图所示,一光滑的半径为R的圆形轨道放在水平面上,一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道,当小球将要从轨道口飞出时,小球对轨道的压力恰好为零,则小球落地点C距A处多远?落地时速度多大?

问题描述:

如图所示,一光滑的半径为R的圆形轨道放在水平面上,一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道,当小球将要从轨道口飞出时,小球对轨道的压力恰好为零,则小球落地点C距A处多远?落地时速度多大?

小球对轨道的压力为零,根据牛顿第二定律得,
mg=m

vB2
R

解得vB
gR

根据2R=
1
2
gt2
,s=vBt,
联立两式解得s=2R.
落地时的竖直分速度vy
2g•2R
=2
gR

根据平行四边形定则知,落地的速度v=
vB2+vy2
gR+4gR
=
5gR

答:小球落地点C距A处为2R,落地时速度为
5gR

答案解析:抓住小球在最高点对轨道的压力为零,根据牛顿第二定律求出最高点的速度,根据平抛运动的规律求出水平位移以及落地的速度.
考试点:平抛运动.
知识点:本题考查了平抛运动和圆周运动的基本综合,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,以及圆周运动向心力的来源是解决本题的关键.