如图所示,一个[3/4]竖直圆弧轨道固定在一水平地面上,半径R,轨道由金属凹槽制成,可视为光滑.在轨道右侧的正上方将金属

如图所示,一个[3/4]竖直圆弧轨道固定在一水平地面上,半径R,轨道由金属凹槽制成,可视为光滑.在轨道右侧的正上方将金属小球A由静止释放,小球距离地面的高度为hA.问:
(1)若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出,释放的高度hA最小为多少?
(2)适当调整hA,能否可使A球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处?若能,此时高度hA为多少?若不能,通过计算论证说明.
keysilence 1年前 已收到1个回答 举报

maodongxi 幼苗

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解题思路:根据牛顿第二定律求出最高点的最小速度,根据动能定理求出释放的高度最小值;
根据平抛运动的规律求出从最高点飞出后的初速度,判断能否通过最高点.

(1)小球恰好通过最高点时,对轨道的压力为零,根据牛顿第二定律得,mg=m
v2
R,
解得v=
gR.
根据动能定理得,mg(hA-2R)=[1/2mv2
解得hA=
5
2R.
(2)根据R=
1
2gt2得,t=

2R
g],
则小球平抛运动的初速度v0=
R
t=

gR
2<
gR,
知小球不能通过最高点恰好落在轨道右端口处.
答:(1)若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出,释放的高度hA最小为
5
2R;
(2)小球不能通过最高点恰好落在轨道右端口处.

点评:
本题考点: 平抛运动.

考点点评: 本题考查了圆周运动和平抛运动的综合,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律以及圆周运动向心力的来源是解决本题的关键.

1年前

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