题目内容


如图所示,在同一竖直平面内的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,今在最高点A与最低点B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x的图像如图,g取10 m/s2,不计空气阻力,求:

(1)小球的质量为多少?

(2)若小球的最低点B的速度为20 m/s,为使小球能沿轨道运动,x的最大值为多少?


【知识点】机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.D4 C2 E3

【答案解析】(1)0.05kg;(2)17.5m.解析: (1)设轨道半径为R,由机械能守恒定律;

    ……………(1)

  对B点:  ………(2)

  对A点:  ……(3)

由(1)(2)(3)式得:

两点压力差 ………(4)

由图象得:截距  得  ………(5)

   (2)因为图线的斜率  得 ……(6)

  在A点不脱离的条件为: ……(7)

  由(1)(5)(6)(7)式得: ………(8)

【思路点拨】(1)由机械能守恒及分别对A点和B点由向心力公式可求得压力差与距离x的关系式,则可由图象的截距求得物体的质量;(2)由图象的斜率可求得光滑圆轨道的半径,由机械能守恒定律及竖直面内的圆周运动临界值可求得x的最大值.本题考查机械能守恒的应用及竖直面内的圆周运动的临界值的应用,此类题型为常见题型,应熟练掌握.


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