如图所示,由倾角45°光滑斜面和半径为R的[3/4]光滑圆周组成的轨道固定在竖直平面内,斜面和圆周之间有小圆弧平滑连接.

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  • 解题思路:根据牛顿第二定律求出小球在最高点的最小速度,根据动能定理得出到达斜面顶端的速度,通过牛顿第二定律和运动学公式求出小球在斜面上运动的最长时间.

    小球在最高点的速度最小时,通过斜面的时间最长.根据mg=m

    v12

    R

    得:v1=

    gR,

    设到达斜面顶端的速度为v2,根据动能定理得:

    mgR=

    1

    2mv22−

    1

    2mv12

    解得:v2=

    3gR.

    小球在斜面上运动的加速度为:a=

    mgsin45°

    m=

    2

    2g

    根据

    2R=v2t+

    1

    2•

    2

    2gt2

    得:t=

    5gR−

    点评:

    本题考点: 向心力;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.

    考点点评: 本题综合考查了动能定理、牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道小球通过最高点的临界情况,即小球在最高点速度最小时,通过斜面的时间最长.

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