题目内容
如图所示,在同一竖直平面内两正对着的半径为的相同半圆滑轨道,相隔一定的距离,虚线沿竖直方向,一质量为的小球能在其间运动。今在最低点与最高点各放一个压力传感器,测试小球对轨道的压力,并通过计算机显示出来。当轨道距离不同时,测得两点压力差与距离的图像如右图所示。(不计空气阻力,取10m/s)
(1)当时,为使小球不脱离轨道运动,求小球在B点的最小速度(用物理量的符号表示)
(2)试写出A、B两点的压力差 与 的函数关系。(用、、表示)
(3)根据图象,求小球的质量和轨道半径。
解:(1)小球恰能在A点沿轨道运动时:
(2分)
此时,小球在点动能最小,由机械能守恒:
(2分)
解得:
(1分)
(2)在点: (2分)
在点: (2分)
小球从A到B机械能守恒:
(2分)
两点的压力差: (1分)
(3)由图象知:
截距:
(2分)
斜率:
(2分)
练习册系列答案
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如图所示,在同一竖直平面内有两个正对着的半圆形光滑轨道,轨道的半径都是R.轨道端点所在的水平线相隔一定的距离x.一质量为m的小球能在其间运动而不脱离轨道,经过最低点B时的速度为v.小球在最低点B与最高点A对轨道的压力之差为△F(△F>0),不计空气阻力.则( )
A、m、x一定时,R越大,△F一定越大 | B、m、R一定时,x越大,△F一定越大 | C、m、x一定时,v越大,△F一定越大 | D、m、R一定时,v越大,△F一定越大 |