题目内容

如图所示,光滑圆管形轨道AB部分平直,BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆,圆管截面半径rR,有一质量为m,半径比r略小的光滑小球以水平初速度射入圆管.

(1)若要小球能从C端出来,初速多大?

(2)在小球从C端出来瞬间,对管壁压力有哪几种典型情况,初速度各应满足什么条件?

答案:略
解析:

(1)小球从C端末,其进入管口初速度至少为

(2)见上述分析.

  (1)小球恰好能达到最高点的条件是,由机械能守恒,此时需要初速度满足:

  

  因此要使小球能从C端出来需,所以入射速度

  (2)小球从C端出来瞬间,时管壁压力可以有三种典型情况:

  ①刚好对管壁无压力,此时重力恰好充当向心力,即

  由机械能守恒定律:

  联立解得

  ②对下管壁有压力,此时应有,此时相应的入射速度应满足

  ③对上管壁有压力,此时应有,此时相应的入射速度应满足


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