[题目]同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置.图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板.M板上部有一半径为R的圆弧形的粗糙轨道.P为最高点.Q为最低点.Q点处的切线水平.距底板高为H. N板上固定有三个圆环.将质量为m的小球从P处静止释放.小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心.落到底板上距Q水平距离为L处.不考虑空� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置，图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板。M板上部有一半径为R的圆弧形的粗糙轨道，P为最高点，Q为最低点，Q点处的切线水平，距底板高为H. N板上固定有三个圆环，将质量为m的小球从P处静止释放，小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距Q水平距离为L处，不考虑空气阻力，重力加速度为g，求：

(1)小球运动至Q飞出至落到底板上距Q水平距离为L处的过程，所需下落时间；

(2)小球运动到Q点时速度的大小；

(3)小球运动到Q点时对轨道压力的大小和方向．

【答案】(1) (2) (3) ，竖直向下

【解析】

根据平抛运动的特点，将运动分解，竖直方向都做自由落体运动，水平方向做匀速运动，列式联立即可求出；在Q点小球受到的支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律即可求出小球受到的支持力的大小；最后有牛顿第三定律说明对轨道压力的大小和方向；

（1）小球从Q抛出后竖直方向都做自由落体运动，

运动的时间：t=；

（2）水平位移：L=vQt

小球运动到距Q水平距离为L的位置时的时间：t=

vQ=；

（3）在Q点小球受到的支持力与重力的合力提供向心力,得：FNmg=m

联立⑤⑥得：FN=

由牛顿第三定律可得，小球对轨道的压力的大小：，方向：竖直向下

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（1）根据题意可知玻璃管水平方向的移动速度为_______m/s．

（2）若玻璃管的长度为0.6m，则当红蜡块从玻璃管底端上浮到顶端的过程中，玻璃管水平运动的距离为_______m．

（3）如图乙所示，若红蜡块在A点匀速上浮的同时，使玻璃管水平向右作匀加速直线运动，则红蜡块实际运动的轨迹是图中的_______．

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