题目内容

如图所示,ABC和DEF是固定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,C、D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。(取g=10m/s2

(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。

解:

(1)小球从ABC轨道下滑,机械能守恒,设到达C点时的速成大小为V,则mgH=mv2  2分

小球能在竖直平面内做圆周运动,则在D点必须满足:        2分

联立以上两式并代入数据得:H≥0.2m        2分

(2)若h<H,小球过C点后做平抛运动,设球经过C点时速度大小为Vc,则击中E点时:

竖直方向:  ………… 1分

水平方向:r=Vct    ………………1分

由机械能守恒得: ………… 1分

联立以上三式并代入数据得:h=0.1m ………1分

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