题目内容
如图所示，在同一竖直平面内两正对着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．当轨道距离变化时，测得两点压力差与距离x的图象如右图所示．（不计空气阻力，g取10m/s2）求：（1）小球的质量；
（2）相同半圆光滑轨道的半径；
（3）若小球在最低点B的速度为20m/s，为使小球能沿光滑轨道运动，x的最大值．
【答案】分析：（1）由机械能守恒及分别对A点和B点由向心力公式可求得压力差与距离x的关系式，则可由图象的截距求得物体的质量；
（2）由图象的斜率可求得光滑圆轨道的半径；
（3）由机械能守恒定律及竖直面内的圆周运动临界值可求得x的最大值．
解答：解：（1）设轨道半径为R，由机械能守恒定律：
--------------------------①
在B点：
-----------------------------②
在A点：
------------------------------③
由①②③式得：两点的压力差：
------④
由图象得：截距 6mg=6，得m=0.1kg---------------------------⑤
物体的质量为0.1kg；
（2）由④式可知：因为图线的斜率
所以R=2m…⑥
半径为2m；
（3）在A点不脱离的条件为：
------------------------------⑦
由①⑥⑦三式和题中所给已知条件解得：x=15m--------------------------⑧
x的最大值为15m．
点评：本题考查机械能守恒的应用及竖直面内的圆周运动的临界值的应用，此类题型为常见题型，应熟练掌握．
（2）由图象的斜率可求得光滑圆轨道的半径；
（3）由机械能守恒定律及竖直面内的圆周运动临界值可求得x的最大值．
解答：解：（1）设轨道半径为R，由机械能守恒定律：
--------------------------①在B点：
-----------------------------②在A点：
------------------------------③由①②③式得：两点的压力差：
------④由图象得：截距 6mg=6，得m=0.1kg---------------------------⑤
物体的质量为0.1kg；
（2）由④式可知：因为图线的斜率
所以R=2m…⑥
半径为2m；
（3）在A点不脱离的条件为：
------------------------------⑦由①⑥⑦三式和题中所给已知条件解得：x=15m--------------------------⑧
x的最大值为15m．
点评：本题考查机械能守恒的应用及竖直面内的圆周运动的临界值的应用，此类题型为常见题型，应熟练掌握．
练习册系列答案
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质量4㎏的物体放在水平地面上，在一大小30N的水平外力作用下，恰能沿水平方向做匀速运动．求：
（2007?广东）如图所示，在同一竖直面上，质量为2m的小球A静止在光滑斜面的底部，斜面高度为H=2L．小球受到弹簧的弹性力作用后，沿斜面向上运动．离开斜面后，达到最高点时与静止悬挂在此处的小球B发生弹性碰撞，碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同一高度，球A沿水平方向抛射落在水平面C上的P点，O点的投影O′与P的距离为L/2．已知球B质量为m，悬绳长L，视两球为质点，重力加速度为g，不计空气阻力，求：
如图所示，在同一竖直平面内两正对着的半径为R的相同半圆光滑轨道，相隔一定的距离x，虚线沿竖直方向，一质量为m的小球能在其间运动．今在最低点B与最高点A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．（不计空气阻力，g取10m/s2）
如图所示，在同一竖直平面上，质量为2m的小球A静止在光滑斜面的底部，斜面高度为H=2L，小球受到弹簧的弹性力作用后，沿斜面向上运动．离开斜面后，达到最高点时与静止悬挂在此处的小球B发生碰撞，碰撞中无机械能损失，碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同一高度，球A沿水平方向抛射落在水平面C上的P点，O点的投影O'与P点的距离为L/2．已知球B质量为m，悬绳长L，视两球为质点，重力加速度为g，不计空气阻力，求：
如图所示，在同一竖直平面内有两个正对着的半圆形光滑轨道，轨道的半径都是R．轨道端点所在的水平线相隔一定的距离x．一质量为m的小球能在其间运动而不脱离轨道，经过最低点B时的速度为v．小球在最低点B与最高点A对轨道的压力之差为△F（△F＞0），不计空气阻力．则（ ）| A、m、x一定时，R越大，△F一定越大 | B、m、R一定时，x越大，△F一定越大 | C、m、x一定时，v越大，△F一定越大 | D、m、R一定时，v越大，△F一定越大 |