题目内容

如图所示，两个圆弧轨道固定在水平面上，半径为R，不计一切摩擦．将A、B两小球分别从两轨道右侧正上方静止下落，若设小球释放时距离地面的高度为hA和hB，试求
（1）要使小球能够运动到最高点，则A、B两小球离地面的高度hA和hB有何要求
（2）能否使小球能够从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口，若能，则离地面的高度是多少；若不能，说明理由．

【答案】分析：（1）A小球能够运动到最高点的要求是最高点速度不小于，B小球能到达最高点的临界要求是速度为零；然后根据机械能守恒定律列式求解；
（2）先根据平抛运动的知识求得圆轨道最高点速度，然后根据机械能守恒定律计算释放点离地的高度．
解答：解：（1）小球能够运动到最高点的最小速度要求分别是：
；vB=0    ①
所以由机械能守恒定律得
mg（hA-2R）=     ②
mg（hB-2R）=0          ③
解得：hA=；hB=2R   ④
即要使小球能够运动到最高点，A、B两个小球离地面的高度要求分别是hA≥，hB≥2R．
（2）使小球能够从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口，即刚好做平抛运动，有
R=vt，R=   ⑤
得v=＜vA    ⑥
所以此速度不能使A小球从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口，而使B小球从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口
mg（hB-2R）=
得hB=
即A小球不能从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口，而使B小球能从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口，释放点离地高度为R．
点评：本题关键计算出小球能到圆轨道最高点的速度，然后根据机械能守恒定律和平抛运动的位移公式列式求解．
练习册系列答案
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（2012?上海模拟）如图（甲）所示，两个水平和倾斜光滑直导轨都通过光滑圆弧对接而成，相互平行放置，两导轨相距L=lm，倾斜导轨与水平面成θ=300角，倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中，I区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图（乙）所示垂直斜面向上为正值，图中t1、t2未知．水平导轨足够长，其左端接有理想灵敏电流计G（内阻不计）和定值电阻R=3Ω，水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中，Ⅱ区中的磁场恒定不变，磁感应强度大小为B2=1T，在t=0时刻，从斜轨上磁场I区外某处垂直于导轨水平静止释放一金属棒ab，棒的质量m=0．l kg，棒的电阻r=2Ω，棒下滑时与导轨保持良好接触，设棒通过光滑圆弧前后速度大小不变，导轨的电阻不计．若棒在斜面上向下滑动的整个过程中，灵敏电流计指针稳定时显示的电流大小相等，t2时刻进入水平轨道，立刻对棒施一平行于框架平面沿水平且与杆垂直的外力．（g取10m/s2）求：
（1）ab棒进入磁场区I时速度V的大小；（2）磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d；
（3）棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量Q；
（4）若棒在t2时刻进入水平导轨后，电流计G的电流I随时间t变化的关系如图（丙）所示（而未知），已知t2到t3的时间为0.5s，t3到t4的时间为1s，请在图（丁）中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图象．（从上向下看逆时针方向为电流正方向）

如图（甲）所示，两个水平和倾斜光滑直导轨都通过光滑圆弧对接而成，相互平行放置，两导轨相距L=lm，倾斜导轨与水平面成角，倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中，I区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图（乙）所示垂直斜面向上为正值，图中t1、t2未知。水平导轨足够长，其左端接有理想灵敏电流计G（内阻不计）和定值电阻R=3，水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中，Ⅱ区中的磁场恒定不变，磁感应强度大小为B2=1T，在t=0时刻，从斜轨上磁场I区外某处垂直于导轨水平静止释放一金属棒ab，棒的质量m=0．l kg，棒的电阻r=2，棒下滑时与导轨保持良好接触设棒通过光滑圆弧前后速度大小不变，导轨的电阻不计。若棒在斜面上向下滑动的整个过程中，灵敏电流计指针稳定时显示的电流大小相等，t2时刻进入水平轨道，立刻对棒施一平行于框架平面沿水平且与杆垂直的外力。（g取10m/s2）求：

（1）ab棒进入磁场区I时速度V的大小；

（2）磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d；

（3）棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量Q；

（4）若棒在t2时刻进入水平导轨后，电流计G的电流I随时间t变化的关系如图（丙）所示（而未知），已知t2到t3的时间为0．5s，t3到t4的时间为1s，请在图（丁）中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图像。（从上向下看逆时针方向为电流正方向）

 

如图（甲）所示，两个水平和倾斜光滑直导轨都通过光滑圆弧对接而成，相互平行放置，两导轨相距L=lm，倾斜导轨与水平面成角，倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中，I区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图（乙）所示垂直斜面向上为正值，图中t1、t2未知。水平导轨足够长，其左端接有理想灵敏电流计G（内阻不计）和定值电阻R=3，水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中，Ⅱ区中的磁场恒定不变，磁感应强度大小为B2=1T，在t=0时刻，从斜轨上磁场I区外某处垂直于导轨水平静止释放一金属棒ab，棒的质量m=0．l kg，棒的电阻r=2，棒下滑时与导轨保持良好接触设棒通过光滑圆弧前后速度大小不变，导轨的电阻不计。若棒在斜面上向下滑动的整个过程中，灵敏电流计指针稳定时显示的电流大小相等，t2时刻进入水平轨道，立刻对棒施一平行于框架平面沿水平且与杆垂直的外力。（g取10m/s2）求：
（1）ab棒进入磁场区I时速度V的大小；
（2）磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d；
（3）棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量Q；
（4）若棒在t2时刻进入水平导轨后，电流计G的电流I随时间t变化的关系如图（丙）所示（而未知），已知t2到t3的时间为0．5s，t3到t4的时间为1s，请在图（丁）中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图像。（从上向下看逆时针方向为电流正方向）

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（1）ab棒进入磁场区I时速度V的大小；

（2）磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d；

（3）棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量Q；

（4）若棒在t2时刻进入水平导轨后，电流计G的电流I随时间t变化的关系如图（丙）所示（而未知），已知t2到t3的时间为0．5s，t3到t4的时间为1s，请在图（丁）中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图像。（从上向下看逆时针方向为电流正方向）

 
如图（甲）所示，两个水平和倾斜光滑直导轨都通过光滑圆弧对接而成，相互平行放置，两导轨相距L=lm，倾斜导轨与水平面成θ=30角，倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中，I区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图（乙）所示垂直斜面向上为正值，图中t1、t2未知．水平导轨足够长，其左端接有理想灵敏电流计G（内阻不计）和定值电阻R=3Ω，水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中，Ⅱ区中的磁场恒定不变，磁感应强度大小为B2=1T，在t=0时刻，从斜轨上磁场I区外某处垂直于导轨水平静止释放一金属棒ab，棒的质量m=0．l kg，棒的电阻r=2Ω，棒下滑时与导轨保持良好接触，设棒通过光滑圆弧前后速度大小不变，导轨的电阻不计．若棒在斜面上向下滑动的整个过程中，灵敏电流计指针稳定时显示的电流大小相等，t2时刻进入水平轨道，立刻对棒施一平行于框架平面沿水平且与杆垂直的外力．（g取10m/s2）求：
（1）ab棒进入磁场区I时速度V的大小；（2）磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d；
（3）棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量Q；
（4）若棒在t2时刻进入水平导轨后，电流计G的电流I随时间t变化的关系如图（丙）所示（而未知），已知t2到t3的时间为0.5s，t3到t4的时间为1s，请在图（丁）中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图象．（从上向下看逆时针方向为电流正方向）

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