题目内容

(14分)如图所示,弧形轨道的下端与半径为R的圆轨道平滑连接。现在使小球从弧形轨道上端距地面2R的A点由静止滑下,进人圆轨道后沿圆轨道运动,轨道摩擦不计。

试求:
(1)小球到达圆轨道最低点B时的速度大小;
(2)小球在最低点B时对轨道的压力大小;
(3)小球在某高处脱离圆轨道后能到达的最大高度。
(1)(2)(3)

试题分析:⑴小球从A到B的过程中,由动能定理得
             2分
             1分  
⑵在B点,由牛顿第二定律得
           2分  
            1分  
⑶根据机械能守恒,小球不可能到达圆周最高点,但在圆心一下的圆弧部分速度不等0,弹力不等于0,小球不会离开轨道。设小球在C点(OC与竖直方向的夹角为)脱离圆轨道,则在C点轨道弹力为0有
                2分
小球从A到C的过程中,由机械能守恒定律得
           2分
由③④得:

离开C点后做斜上抛运动,水平分速度
设小球离开圆轨道后能到达的最大高度h处为D点,则D点的速度即水平方向大小等于从A到D点的过程中由机械能守恒定律得
           3分
解得:                  1分 
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