题目内容

一质量为10kg的小球,从距地面高度为H的地方沿光滑轨道滑下来,进入一半径R=5m的光滑圆形轨道内,小球在最高点时对轨道的压力为小球重量,如图所示,经过最高点后沿圆形轨道的最低点进入另一光滑半径为2R圆形轨道I,在该圆形轨道能上升的最大高度为。假设第二次重复第一的运动仍从半径为R的圆形轨道的最低端进入另一光滑平直斜面轨道II,轨道足够长,能上升的最大高度为

试求(1)从静止开始下滑时的最大高度H
(2)比较、与H的大小关系(用><=表示)

⑴设下落距地面的高度为H,在半径为R的圆形轨道最高点时的速度为v,在整个下落过程中机械能守恒有
mgH =mg2R+mv2   ①
在最高点做圆周运动    
N+mg=     2mg=         ②
由①.②方程组得    H=3R
⑵
第一次从最低点进入轨道I仍满足机械能守恒,因为是圆弧在最高点时速度大小不为零
mgH =mv21+mgh1       h1>H
第二次从最低点进入II轨道仍满足机械能守恒,因为平直轨道最高点时速度为零
mgh2="mgH           " h2=H

解析

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