题目内容

  如图所示,一质量m=2kg的小球从光滑斜面上高h=3.5m处由静止滑下,斜面底端紧接着一个半径R=1m的光滑圆环.求:

  (1)小球滑至圆环顶点时对环的压力;

  (2)小球至少应从多高处静止滑下才能越过圆环最高点(g=10m/s2).

答案:
解析:

  (1)设小球滑至环顶时速度为v,所受环的弹力为N,以轨道最低点所在水平面为零势面,由机械能守恒和圆周运动条件得

       

由①,②式联立解得:

       N=2mg-5mg=mg(-5)=2×10×(-5)=40N.

则小球滑至圆环顶点时对环的压力为

         =N=40N.

  (2)刚好越过圆环时,在环顶球与环间的弹力为零,只有重力提供向心力.设小球至少应从h1高处静止下滑,由机械能守恒和圆周运动条件得

       

由③,④式联立解得

       mgh1mgR,  h1R=×1=2.5m.


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