题目内容

15.如图所示,光滑轨道顶端高为h,底端通过小段圆弧与半径为R的光滑圆形轨道连接,整个轨道和斜面都在竖直平面内.一个小球从顶端A处由静止释放,通过圆轨道最高点时,对轨道的压力大小等于重力,则斜面高h应该是R的多少倍?

分析 在最高点B处,对小球受力分析,由向心力公式可求得小球的速度;再由动能定理即可求得高度h.

解答 解:在最高点B,对小球,由牛顿第二定律得:FN+mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
据题意有:FN=mg
小球由斜轨至圆轨最高点过程,由动能定理得:mg(h-2R)=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
联立解得:h=3R;
答:斜面高h应该是R的3倍.

点评 本题考查动能定理及向心力公式的应用,要注意明确竖直平面内做圆周运动时,在最高点时由合力充当向心力.

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