题目内容
如图所示,ABC和DEF是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,
(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。(取g=10m/s2)
(1)小球从ABC轨道下滑,机械能守恒,设到达C点时的速度大小为v。则:
(2分)
H至少使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,在圆周最高点必须满足:
(2分)
联立以上两式并代入数据得:
(2分)
(2)若h<H,小球过C点后做平抛运动,设球经C点时的速度大小为vx,则击中E点时:
竖直方向:
(1分) 水平方向:
(1分)
由机械能守恒有:
(2分)
联立以上三式并代入数据得
(2分)
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