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精英家教网如图所示,半径分别为r和R的圆环竖直叠放(相切)于水平面上,一条公共斜弦过两圆切点且分别与两圆相交于a、b两点.在此弦上铺一条光滑轨道,且令一小球从b点以某一初速度沿轨道向上抛出,设小球穿过切点时不受阻挡.若该小球恰好能上升到a点,则该小球从b点运动到a点所用时间为多少?
分析:根据牛顿第二定律求出小球上滑的加速度,结合几何关系求出轨道的长度,通过位移时间公式求出小球从b点运动到a点的时间.
解答:解:设倾斜轨道与竖直方向上的夹角为θ,根据几何关系知,轨道的长度s=(2r+2R)cosθ精英家教网
根据牛顿第二定律,知上滑的加速度大小a=
mgcosθ
m
=gcosθ

采用逆向思维得,s=
1
2
at2

解得t=2
R+r
g

答:该小球从b点运动到a点所用时间为2
R+r
g
点评:本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式的运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
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