题目内容

【题目】如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R.一质量为m的小物块(视为质点)从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.(g为重力加速度)

1)要使物块能恰好通过圆轨道最高点,求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h多大;

2)要求物块能通过圆轨道最高点,且在最高点与轨道间的压力不能超过5mg.求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围.

【答案】1;(2

【解析】试题分析:根据牛顿第二定律求得在A处的速度,然后应用机械能守恒求得高度;根据牛顿第二定律求得在A处的速度范围,然后应用机械能守恒求得高度取值范围;

1)要使物块能恰好通过圆轨道最高点,那么对物块在最高点A处应用牛顿第二定律可得

又有物块运动过程只有重力做功,机械能守恒,所以有

所以

2)要求物块能通过圆轨道最高点,且在最高点与轨道间的压力不能超过5mg,那么由牛顿第三定律可得:物块在最高点受到轨道的支持力不超过5mg

所以,对物块在最高点A处应用牛顿第二定律可得:

又有物块运动过程只有重力做功,机械能守恒,所以有

所以, ,所以

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