如图所示,是在竖直平面内由斜面和半径为R的圆形轨道分别与水平面相切连接而成的光滑轨道。质量为m的小物块从斜面上距水平面高为h=2.5R的A点由静止开始下滑,物块通过轨道连接处的B、C点时,无机械能损失。求:
(1)小物块通过B点时的速度vB大小;
(2)小物块通过圆形轨道最低点C时轨道对物块的支持力F的大小;
(3)小物块能否通过圆形轨道的最高点D?
如图所示,是在竖直平面内由斜面和半径为R的圆形轨道分别与水平面相切连接而成的光滑轨道。质量为m的小物块从斜面上距水平面高为h=2.5R的A点由静止开始下滑,物块通过轨道连接处的B、C点时,无机械能损失。求:
(1)小物块通过B点时的速度vB大小;
(2)小物块通过圆形轨道最低点C时轨道对物块的支持力F的大小;
(3)小物块能否通过圆形轨道的最高点D?
解(1)物块从A点到B点的过程中,由机械能守恒定律得
解得:
(2)物块从B至C做匀速直线运动,∴ (1分)
物块通过圆形轨道最低点C时,由牛顿第二定律: (2分)
得:F=6mg
(3)若物块能从C点运动到D点,由动能定理得:
(2分)
解得: (1分)
物块通过圆形轨道的最高点的最小速度为,由牛顿第二定律得;
(2分)
(1分)
可知物块能通过圆形轨道的最高点 (1分)