半径为R、竖直放置的圆轨道与平直轨道相连接,如图所示,一质量为m的小球A以一定的初速度由平直轨道向左运动,并沿轨道的内壁冲上去,如果小球A经过N点时的速度为v0,经过轨道最高点

半径为R、竖直放置的圆轨道与平直轨道相连接,如图所示,一质量为m的小球A以一定的初速度由平直轨道向左运动,并沿轨道的内壁冲上去,如果小球A经过N点时的速度为v0,经过轨道最高点M时对轨道的压力大小等于小球的重力.

(1)求小球落地点P与N之间的距离x
(2)若取N点处为零势能面,求小球在肘点的机械能E
(3)求小球从N运动到肘这一过程中克服阻力做的功W.
物理人气:520 ℃时间:2020-06-17 21:51:45
优质解答
(1)以小球为研究对象,根据牛顿第二定律得:
N+mg=m
v2M
R

由题:N=mg
解得:vM=
2gR

小球离开M点后做平抛运动,则有:
竖直方向:2R=
1
2
gt2

水平方向:s=vMt
联立解得:s=2
2
R
(2)取N点为零势面,小球在M点的机械能为:E=Ek+EP=
1
2
m
v2M
+mg•2R=3mgR
(3)小球从N到M过程,由动能定理得:
1
2
m
v2M
1
2
m
v20
Wf−2mgR

解得:Wf=3mgR−
1
2
m
v20

物体克服摩擦阻力做功为
1
2
m
v20
-3mgR
答:(1)小球落地点P与N之间的距离s为2
2
R:
(2)取N点为零势面,小球在M点的机械能E是3mgR;
(3)小球从N到M这一段过程中克服摩擦阻力做的功为
1
2
m
v20
-3mgR.
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