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,今在最高点与最低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?

答案:
解析:

  (1)设轨道半径为R,由机械能守恒定律: (1) (2分)

  对B点: (2) (2分)

  对A点: (3) (2分)

  由(1)、(2)、(3)式得:两点的压力差: (4)

  由图象得:截距

  ,得m=0.1 kg (5) (2分)

  (2)因为图线的斜率

  所以 (6) (2分)

  在A点不脱离的条件为:

   (7) (2分)

  由(1)、(6)、(7)式得: (8) (2分)


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