如图所示,ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道,AB是半径为R=15m的[1/4]圆周轨道,半径OA处于水平位置,BDO是

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  • 解题思路:(1)设小球通过D点的速度为v,根据向心力公式列出方程,小球从P点落下直到沿光滑轨道运动的过程中,机械能守恒,可解得H的高度;

    (2)先求出0点的最小速度,然后根据机械能守恒定律得到要到达0点需要从多高的地方下落,把这个高度和H进行比较即可解题;

    (3)先求出小球由H落下通过O点的速度,小球通过O点后作平抛运动,设小球经时间t落到AB圆弧轨道上,根据几何关系即可求解.

    (1)设小球通过D点的速度为v,则有:

    m

    v2

    R

    2=F=

    14

    3mg

    小球从P点落下直到沿光滑轨道运动的过程中,机械能守恒,有mg(H+[R/2])=[1/2mv2

    可得高度H=

    2

    3R=10m

    (2)设小球能够沿竖直半圆轨道运动到O点的最小速度为vc,有m

    vC2

    R

    2=mg

    小球至少应从Hc高处落下,mgHC=

    1

    2mvC2

    解得HC=

    R

    4]由H>HC,小球可以通过O点.

    (3)小球由H落下通过O点的速度为v0=

    2gH=14.1m/s

    小球通过O点后作平抛运动,设小球经时间t落到AB圆弧轨道上,有

    x=v0t

    y=

    1

    2gt2

    且x2+y2=R2

    可解得时间t=1s(另解舍弃)

    落到轨道上速度的大小v=

    v02+g2t2=17.3m/s

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 整个过程中物体的机械能守恒,离开O点小球做平抛运动,直到落到轨道上,知道物体的运动过程,根据物体的不同的运动状态,采用相应的物理规律求解即可.