题目内容
如图,位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成,圆弧半径Oa水平,b点为抛物线顶点。已知h=2m,,s=
。取重力加速度大小
。
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(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下,当其在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,求圆弧轨道的半径;
(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下,求环到达c点时速度的水平分量的大小。
【答案】(1)
(2)![]()
【解析】(1)一小环套在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,则说明下落到b点时的速度,使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合,故有
①,
②,
从ab滑落过程中,根据动能定理可得
③,联立三式可得![]()
(2)下滑过程中,初速度为零,只有重力做功,根据动能定理可得
④
因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于(1)问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等,设为
,则根据平抛运动规律可知
⑤,
根据运动的合成与分解可得
⑥
联立①②④⑤⑥可得![]()
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