题目内容
如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,有一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R。一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)。求物块初始位置相对圆形轨道底部的高度h的取值范围。
解:设物块在圆形轨道最高点的速度为v,由机械能守恒得
1 物块在最高点受的力为重力mg、轨道压力N。重力与压力的合力提供向心力,有
2物块能通过最高点的条件是
0 3由23两式得
4由14式得
5按题的要求,
,由2式得
6由16式得
7h的取值范围是
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