如图所示,ABC为一细圆管构成的[3/4]园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC

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  • 解题思路:小球刚好能到达轨道的最高点C,则小球通过C点的速度为零,由动能定理和牛顿第二定律联立列式可求解;

    小球从C点水平飞出,做平抛运动,由平抛运动规律和机械能守恒列式可求解.

    (1)小球恰好通过C点,故小球通过C点的速度为零,对小球由B到C的过程根据动能定理,有:

    0-

    1

    2mvB2=mg•2R…①

    又由小球经过B点时,由牛顿第二定律:

    FN−mg=

    mvB2

    R…②

    ①②联立可得:vB=2

    gR,FN=5mg

    (3)小球从C点飞出后做平抛运动,

    竖直方向:R=[1/2gt2

    水平方向:R=vct

    解得:vc=

    gR

    2]

    由初末机械能守恒可得:

    mg(h-R)=

    1

    2mvC2

    解得:h=[5/4R

    答:(1)若小球刚好能到达轨道的最高点C,小球经过最低点B时的速度大小为2

    gR],轨道对小球的作用力大小为5mg;

    (2)若小球从C点水平飞出后恰好能落回到A点,小球刚开始下落时距离A点的高度为

    5

    4R.

    点评:

    本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

    考点点评: 本题为动能定理与圆周运动的结合的综合题,解决本题的关键掌握动能定理,以及知道做圆周运动沿半径方向的合力提供向心力.