质量为m的光滑小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动,经过最高点而不脱离轨道的最小速度是v,则当小球以2v的速度经过最高点

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  • 解题思路:对小球在最高点受力分析,找出向心力来源:重力和轨道的弹力的合力.当小球以2v的速度经过轨道最高点时,根据牛顿第二、三定律和向心力公式列方程求解F.

    当小球以速度v经轨道最高点时,恰好不脱离轨道,小球仅受重力,重力充当向心力,则有:

    mg=m

    v2

    R,

    可得:v=

    gR

    设小球以速度2v经过轨道最高点时,小球受重力mg和轨道向下的支持力N,由合力充当向心力,根据牛顿第二定律有:

    N+mg=m

    (2v)2

    R;

    联立解得:N=3mg

    又由牛顿第三定律得到,小球对轨道的压力与轨道对小球的支持力相等,有:N′=N=3mg;

    故选:C.

    点评:

    本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

    考点点评: 解决本题的关键知道向心力的来源,知道最高点的临界情况,通过牛顿第二定律进行求解.

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