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 如图所示,弧形轨道的下端与半径为R=1.6m的圆轨道平滑连接.现在使一质量为m=1kg的小球从弧形轨道上端距地面h=2.8mA点由静止滑下,进入圆轨道后沿圆轨道运动,轨道摩擦不计,g10m/s2.试求:

1)小球在最低点B时对轨道的压力大小;

2)若小球在C点(未画出)脱离圆轨道,求半径OC与竖直方向的夹角θ大小;

答案

解:⑴小球从AB的过程中,由动能定理得:

mg·h=mv2----------------------------------------------------1分)

B点,由牛顿第二定律得

FN-mg=m--------------------------------------------------1分)

FN=45N-------------------------------------------------------2分)

2)根据机械能守恒,小球不可能到达圆周最高点,但在圆心以下的圆弧部分速度不等0,弹力不等于0,小球不会离开轨道。设小球在C(OC与竖直方向的夹角为θ)脱离圆轨道,则在C点轨道弹力为0有:

mgcosθ=m---------------------------------------------------1分)

小球从AC的过程中,由机械能守恒定律得:

mg·h=mgR+mgRcosθ+mvc2-----------------------------------1分)

由③④得:v0=2m/s,θ=600----------------------------------2分)

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