题目内容

如图12所示,在同一竖直平面内两正对着的相同半圆光滑轨道,相隔一定的距离,虚线沿竖直方向,一小球能在其间运动,今在最低点与最高点各放一个压力传感器,测试小球对轨道的压力,并通过计算机显示出来,当轨道距离变化时,测得两点压力差与距离的图象如右下图所示。(不计空气阻力,g 取10 m/s2)求:

(1)小球的质量;

(2)相同半圆光滑轨道的半径;

(3)若小球在最低点B的速度为20m/s,为使小球能沿光滑轨道运动,求的最大值。

(1)

(2)

(3)


解析:

(1)设轨道半径为R,由机械能守恒定律:

        ①

B点:           ②

A点:          ③

由①②③式得:两点的压力差,          ④

由图象得:截距,得         ⑤

(2)由④式可知:因为图线的斜率

所以         ⑥

(3)在A点不脱离的条件为:              ⑦

由①⑥⑦三式和题中所给已知条件解得:              ⑧

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