题目内容

【题目】某实验小组做了如下实验,装置如图甲所示竖直平面内的光滑轨道由倾角为θ的斜面轨道AB和圆弧轨道BCD组成,将质量m=01kg的小球,从轨道AB上高H处的某点静止滑下,用压力传感器测出小球经过圆弧最高点D时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小,F随H的变化关系如图乙所示g=10m/s2求:

1圆轨道的半径R

2若小球从D点水平飞出后又落到斜面上,其中最低的位置与圆心O等高,求θ的值

【答案】1 2

【解析】

试题分析:1小球经过D点时,满足竖直方向的合力提供圆周运动向心力即:

从A到D的过程中只有重力做功,根据动能定理有:

联立解得:

由题中给出的F-H图象知斜率

所以可得

2小球离开D点做平抛运动,根据几何关系知,小球落地点越低平抛的射程越小,即题设中小球落地点位置最低对应小球离开D点时的速度最小

根据临界条件知,小球能通过D点点时的最小速度为:

解得:

小球落地地点在斜面上与圆心等高,故可知小球平抛时下落的距离为R

所以小球平抛的射程:

由几何关系可知,

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