题目内容

(14分)如图所示,ABCDEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,CD可看作重合。现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放。

(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少要有多高?

(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求此h的值。(取g=10m/s2

 

【答案】

(1)

(2)h=0.1m

【解析】(1)设小球到达C点时的速度大小为v。根据机械能守恒定律有(3分)

小球能在竖直平面内做圆周运动,在圆周最高点必须满足           (3分)

联立以上两式并代入数据解得:                              (1分)

(2)若hH,小球过C点后做平抛运动,设球经C点时的速度大小为vx,则有

                (2分)

                                                 (2分)

根据机械能守恒定律有

                                                                 (2分)

联立以上三式并代入数据解得:h=0.1m          (1分)

 

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