题目内容
(14分)如图所示,在同一竖直平面内两正对着的半径为
的相同半圆滑轨道,相隔一定的距离
,虚线沿竖直方向,一质量为
的小球能在其间运动。今在最低点
与最高点
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
不同时,测得两点压力差
与距离
的图像如右图所示。(不计空气阻力,
取10m/s
)
(1)当
时,为使小球不脱离轨道运动,求小球在B点的最小速度(用物理量的符号表示)
(2)试写出A、B两点的压力差
与
的函数关系。(用
、
、
表示)
(3)根据图象,求小球的质量和轨道半径。
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(12分)解:(1)小球恰能在A点沿轨道运动时:
(1分)
此时,小球在
点动能最小,由机械能守恒得
(2分)
解得:
(1分)
(2)由牛顿第二定律得
在
点:
(1分)
在
点:
(1分)
小球从A到B由机械能守恒得
(2分)
两点的压力差:
(1分)
(3)由图象知
截距:![]()
则
(1分)
斜率:
则
(2分)
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