如图所示水平轨道BC,左端与半径为R的四分之一圆周AB光滑连接,右端与四分之三圆周CDEF光滑连接,圆心分别为O1和O2

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  • 解题思路:过山车正好能够通过环顶E点,重力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解出E点速度;C到E过程只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律求解D点速度和C点速度,找出向心力来源,然后根据牛顿第二定律列式求解.

    过山车正好能够通过环顶E点,重力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:mg=m

    v2E

    R,解得vE=

    gR;

    C到E过程只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律,有:mg•2r=[1/2m

    v2C-

    1

    2m

    v2E];

    在C点,重力和支持力的合力提供向心力,有:N-mg=m

    v2C

    r;

    联立解得:N=6mg;

    D到E过程只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律,有:mgr=[1/2m

    v2D-

    1

    2m

    v2E];

    在D点,支持力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:ND=m

    v2D

    r=ma;

    联立解得:aD=

    10g;

    故答案为:6mg,

    10g.

    点评:

    本题考点: 向心力;牛顿第二定律;机械能守恒定律.

    考点点评: 本题关键是明确过山车运动过程机械能守恒,要能找到一些特殊位置的向心力来源,根据牛顿第二定律列式求解;突破口在于最高点重力恰好提供向心力.