题目内容
如图所示,在同一竖直平面内两正对着的相向半圆光滑轨道,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,当轨道距离变化时,测得两点压力差与距离x的图像如图.(g=10m/s2,不计空气阻力)求:
(1)小球的质量和半圆轨道的半径分别为多少?
(2)若x的最大值为15m,为保证小球能沿轨道运动,则小球在最底点B处的速度至少为多大?
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解:(1)设轨道半径为R,
由机械能守恒定律:
(2分)
对B点:
(1分)
对A点:
(1分)
由上式得:两点的压力差:
(2分)
由图象得:截距6Mg=6,得M=0.1kg (1分)
因为图线的斜率
所以R=2m (1分)
(2)对A点:
(1分)
不脱离的条件为:
(1分)
解得
(1分)
再由
(2分)
得
解析:
略
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