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内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的半径大得多).在细圆管中有两个直径略小于细圆管管径的小球(可视为质点)A和B,质量分别为m1和m2,它们沿环形圆管(在竖直平面内)顺时针方向运动,经过最低点时的速度都是v0;设A球通过最低点时B球恰好通过最高点,此时两球作用于环形圆管的合力为零,那么m1、m2、R和v0应满足的关系式是________.
答案:
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解答:(1)A球通过最低点时,作用于环形圆管的压力竖直向下,根据牛顿第三定律,A球受到竖直向上的支持力N1,由牛顿第二定律,有: 由题意知,A球通过最低点时,B球恰好通过最高点,而且该时刻A、B两球作用于圆管的合力为零;可见B球作用于圆管的压力肯定竖直向上,根据牛顿第三定律,圆管对B球的反作用力N2竖直向下;假设B球通过最高点时的速度为v,则B球在该时刻的运动方程为 由题意N1=N2 ③ ∴ 对B球运用机械能守恒定律 解得 ⑥式代入④式可得: |
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