题目内容

（12分）如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D为圆轨道的最低点和最高点），已知。可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用压力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=10m/s2。求：

（1）滑块的质量和圆轨道的半径；
（2）是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点。若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由。

（1）m=0.1kg，R=0.2m（2）见解析

解析试题分析：（1）mg(H－2R)= mvD2         2分
        F＋mg=                          2分
得：F= －mg   
      m=0.1kg，R=0.2m                      2分
（2）假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点（如图所示）

x= OE=vDPt 1分
  R=gt2     1分                                                                                
得到：vDP=2m/s             1分   
而滑块过D点的临界速度
vDL==m/s     1分
由于：vDP> vDL   所以存在一个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点                                       1分
mg(H－2R)= mvDP2        1分
得到：H=0.6m               1分

考点：考查了牛顿定律和圆周运动的综合应用
点评：做此类型题目的关键是找出临界条件，分清物体在各个过程中的运动性质，然后结合相对应的规律分析解题

练习册系列答案
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（2009?潮州三模）在半径R=5000km的某星球表面，宇航员做了如下实验，实验装置如图甲所示．竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成，将质量m=0.2kg的小球，从轨道AB上高H处的某点静止滑下，用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F，改变H的大小，可测出相应的F大小，F随H的变化关系如图乙所示．求：

（1）圆轨道的半径及星球表面的重力加速度．
（2）该星球的第一宇宙速度．
（2010?福州模拟）在半径R=5000km 的某星球表面，宇航员做了如下实验．实验装置如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成，将质量m=0.2kg 的小球从轨道AB上高H处的某点静止滑下，用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F，改变H的大小，可测出相应的F大小，F随H的变化关系如图乙所示．求：

（1）圆轨道的半径．
（2）该星球的第一宇宙速度．
如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D为圆轨道的最低点和最高点），已知∠BOC=30?．可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=10m/s2．求：
（1）滑块的质量和圆轨道的半径；
（2）是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点．若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由．
如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由直轨道AB和半圆轨道BC组成，半圆轨道半径为R．小球从轨道AB上高H处的某点静止滑下，用力传感器测出小球经过圆轨道最高点C时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F随高度H的变化关系图象．（小球在轨道连接处无机械能损失，g=10m/s2）

求：
（1）小球从H=3R处滑下，它经过最低点B时的向心加速度的大小；
（2）小球的质量和圆轨道的半径；
（3）试在图乙中画出小球在圆轨道最低点B时对轨道的压力随高度H的变化图象．（要求写出轨道的压力随高度变化的关系式）
精英家教网在半径R=5000km的某星球表面，宇航员做了如下实验，实验装置如图甲所示．竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成，将质量m=0.2kg的小球，从轨道AB上高H处的某点静止滑下，用压力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F，改变H的大小，可测出相应的F大小，F随H的变化关系如图乙所示．求：
（1）设轨道圆半径为r，星球表面的重力加速度为g，试推导出F与H的函数关系式
（2）圆轨道的半径r，及星球表面的重力加速度g．
（3）该星球的第一宇宙速度v1多大？

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