如图所示,一个[3/4]圆弧形光滑轨道ABC,放置在竖直平面内,轨道半径为R,在A 点与水平地面AD相接,地面

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  • 解题思路:根据重力提供向心力求出小球经过C点的最小速度,然后根据平抛运动知识求出射程;在根据恰好射到N点得到经过C点的最大速度;最后根据机械能守恒定律求初位置高度.

    小球能通过C点,在C点最小速度v满足:

    mg=m

    v2

    R

    解得

    v=

    gR

    小球离开C点做平抛运动,落到M点时间t为:

    t=

    2R

    g

    此时水平距离:x=vt=

    2R>R,小球能落在垫子上

    小球在C点的最大速度为v′:

    4R=v′t

    解得

    v′=2

    2gR

    设小球距离A点的高度为h,则小球运动到C点的过程中,有

    mg(h−R)=

    1

    2m

    v2C

    由上可知,要使小球落在垫子上:

    gR≤vC≤

    8gR

    解得:

    3

    2R≤vC≤5R

    即小球能从C点射出并打到垫子上,小球距离A点的高度范围是

    3

    2R≤vC≤5R.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;平抛运动;向心力.

    考点点评: 本题关键根据小球能通过C点,以及要落在垫子上求出小球经过C点的速度范围,然后根据机械能守恒定律求解初位置的高度.