摘要:如图所示.光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑半圆轨道.B点为水平面与轨道的切点.在离B距离为x的A点.用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力.质点沿半圆轨道运动到C处后又正好落回A点: (1) 求推力对小球所做的功. (2) x取何值时.完成上述运动推力所做的功最少?最小功为多少. (3) x取何值时.完成上述运动推力最小?最小推力为多少. 2解:(1)质点从半圆弧轨道做平抛运动又回到A点.设质点在C点的速度为vC.质点从C点运动到A点所用的时间为t. 在水平方向: x=vCt ① 竖直方向上:2R=gt2 ② 解①②有 vC= ③ 对质点从A到C由动能定理有 WF-mg·2R=mv ④ 解WF=mg(16R2+x2)/8R ⑤ (2)要使F力做功最少.确定x的取值.由WF=2mgR+mv知.只要质点在C点速度最小.则功WF就最小.若质点恰好能通过C点.其在C点最小速度为v.由牛顿第二定律有 mg=,则v= ⑥ 由③⑥有=,解得:x=2R ⑦ 当x=2R时. WF最小.最小的功:WF=mgR ⑧ (3)由⑤式WF=mg() 及WF=F x 得:F=mg() ⑨ F 有最小值的条件是: =.即x=4R ⑩ 由⑨⑩得最小推力为:F=mg ⑾
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(1)若小球恰好能到达C点,求小球在B点的速度大小;
(2)若D点与O点等高,求小球运动到D点时对圆形轨道的压力大小;
(3)若小球沿半圆形轨道运动到C点处后又正好落回A点,在完成上述运动过程中推力最小,求推力最小值为多少?此时L的长度为多少?
(1)小球到底C点时对轨道的压力为多少?
(2)距离x的值应为多少?( g=10m/s2)