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(1)小球到达O字形圆形轨道顶端N点时受到的轨道的弹力;

(2)在D点正上方高度为0.038m处设置一垂直于纸面粗细可不计的横杆,若D到C的水平距离为0.1m,则小球应距A点正上方多高处释放时,才能刚好能够从横杆上越过?

 

答案

(1)设小球到达“O”字形圆形轨道最低点P点时的速度为v1,小球到达“O”字形圆形轨道顶端N点时的速度为v2,受到轨道的压力为FN

则小球从“O” 字形圆形轨道的最低点P到达“O” 字形圆形轨道的最高点N点的过程中,由机械能守恒得:①3分

当小球到达“O”字形圆形轨道顶端N点时,由牛顿第二定律得:  ②3分

由①②解得

  …③  2分

(2)小球从最高处Q到管口A的过程中,只有重力做功,由管口A至经圆管轨道,然后沿弯管到达 “O” 字形圆形轨道的最低点P点的过程中,重力、摩擦力都做功。

即小球从最高处Q到达“O” 字形圆形轨道的最低点P点的过程中,由动能定理得:

……④    3分

由式解得)-=2.2J  …  ⑤     1分

根据题目给出数据,设小球下落至横杆高度处下落的高度差为△h,对应所用时间,

…⑥       1分

为使小球刚好能够从横杆上越过(对应水平位移为x),小球离开D点时的速度为

……⑦   1分

    设小球再次释放时的高度为h,注意到小球在水平地面上运动时,摩擦力所做的

功仍为Wf,对从A点正上方开始下滑至C点的运动过程中,由

 ……⑧   3分

代入数据,得h=1.29m …… ⑨    1分

解析:略

 

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