题目内容
如图所示,半径为R的金属环竖直放置,环上套有一质量为m的小球,小球开始时静止于最低点。现给小球一冲击
,使它以初速度v0
沿环上滑,已知v0=
。求:
(1
)若金属环光滑,小球运动到环的最高点时,环对小球作用力的大小和方向;
(2)若金属环粗糙,小球运动到环的最高点与环恰无作用力,小球从最低点运动到最高点的过程中克服摩擦力所做的功。
(1
(2)若金属环粗糙,小球运动到环的最高点与环恰无作用力,小球从最低点运动到最高点的过程中克服摩擦力所做的功。
解:(
1)设小球到最高点速度为v1,金属环光滑,由机械能守恒定律得:

解得:v1=
在最高点mg+N=
解得:N=mg,方向竖直向下
(2)小球在最高点与环作用力恰为0时,设速度为v2
则mg=m
,解得:v2=
从最低点到最高点,由动能定理得:
解得:W克=
mgR
解得:v1=
在最高点mg+N=
解得:N=mg,方向竖直向下
(2)小球在最高点与环作用力恰为0时,设速度为v2
则mg=m
从最低点到最高点,由动能定理得:
解得:W克=
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