如图,一质量为m=10kg的物体,由14光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑,到达底端后沿水平面向右滑动1m距离后停止.已知轨道半径R=0.8m,g=10m/s2,求:(1)物体物体滑至圆弧底端时的速度大小;(2)物体物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小.

问题描述:

如图,一质量为m=10kg的物体,由

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4
光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑,到达底端后沿水平面向右滑动1m距离后停止.已知轨道半径R=0.8m,g=10m/s2,求:

(1)物体物体滑至圆弧底端时的速度大小;
(2)物体物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小.

(1)物体在光滑圆弧轨道上下滑过程,根据动能定理,有:mgR=

1
2
mv2
解得:v=
2gR
=
2×10×0.8
=4m/s;
(2)在圆弧底端时,受重力和支持力,根据牛顿第二定律,有:FN-mg=m
v2
R

解得:FN=mg+m
v2
R
=10×10+10×
16
0.8
=300N
根据牛顿第三定律,物体对轨道的压力大小为300N
答:(1)物体滑至圆弧底端时的速度大小4 m/s
(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小300N
答案解析:(1)物体在光滑圆弧轨道上下滑过程,只有重力做功,根据动能定理列式求解;
(2)在圆弧底端时,合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解.
考试点:动能定理的应用;向心力.
知识点:本题是动能定理和向心力公式的运用问题,动能定理不仅适用于直线运动,而且适用与曲线运动,对单个过程和多过程均适用.