题目内容
如图甲所示,在同一竖直平面内的两正对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,当两个半圆形轨道间距离x变化时,测得两点压力差与距离x的图像如图乙所示,取g=10m/s2,不计空气阻力,求:
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(1)小球的质量为多少?
(2)若小球在最低点B的速度为20m/s,为使小球能沿轨道逆时针运动起来,x的最大值为多少?
【答案】
(1)
(2)![]()
【解析】
试题分析:(1)设轨道半径为R,取最低点为零势能面,由机械能守恒定律:
(1)
对B点:
(2)
对A点:
(3)
由(1)(2)(3)式得:两点的压力差:
(4)
由图象的截距得
,得
(5)
(2)因为图线的斜率
所以
(6) 1分
在A点不脱离的条件为:
(7) 1分
由(1)、(6)、(7)式得:
(8) 1分
考点:本题考查机械能守恒定律,向心力公式,物理图像的分析
点评:本题学生明确小球在做竖直方向的圆周运动,会分析其在最高点和最低点的向心力,清楚小球能做完整的圆周运动所满足的速度条件。
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