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精英家教网如图所示,半径为R、内径很小的光滑半圆形细管竖直放置,有两个质量均为m的小球A、B,以不同的速率进入管内,若A球通过圆周最高点N时,对管壁上部压力为3mg,B球通过最高点N时,对管壁下部压力为
mg2
,求A、B两球在N点的速度之比.
分析:A球到达最高点时,管壁对球的弹力方向向下,大小为3mg,由重力和弹力提供向心力,由牛顿第二定律求出A球在最高点速度.B球到达最高点时,管壁对球的弹力方向向上,大小为0.5mg,由重力和弹力提供向心力,由牛顿第二定律求出B球在最高点速度,进而求出速度比.
解答:解:两个小球在最高点时,受重力和管壁的作用力,这两个力的合力提供向心力,
则:对A球在最高点C有:3mg+mg=m
vA2
R
…①
对B球在最高点C有:mg-
mg
2
=m
vB2
R
…②
由①②解得:
vA
vB
=
2
2
1

答:A、B两球在N点的速度之比为2
2
:1
点评:本题关键是对小球在最高点处时受力分析,然后根据向心力公式列式求解,难度不大,属于基础题.
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