如图所示,质量为m的小球由光滑斜轨道自由下滑后,接着又在一个与斜轨道相连的竖直的光华圆环内侧运动,阻力不计,求⑴小球至少应从多高的地方滑下,才能达到圆环顶端而不离开

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 匀速圆周运动/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量为m的小球由光滑斜轨道自由下滑后,接着又在一个与斜轨道相连的竖直的光华圆环内侧运动,阻力不计,求

⑴小球至少应从多高的地方滑下,才能达到圆环顶端而不离开圆环
⑵小球到达圆环底端时,作用于环底的压力

◎ 答案

⑴小球至少从离底端2.5R出滑下才能到达环顶而不离开圆环。
⑵小球作用于圆环的压力为6mg   

◎ 解析

⑴小球在下滑的过程中机械能守恒,设地面为零势能面,小球下落的高度为h,小球能到达环顶端市的速度最小为v2
小球到达环顶端而不离开的临界条件为重力恰好全部提供向心力
 即
小球在开始的机械能为E1=mgh
小球在环顶端的机械能为

根据机械能守恒 E1=E2
整理得:h=2.5R,即小球至少从离底端2.5R出滑下才能到达环顶而不离开圆环。
⑵当环从h=2.5R处下滑到底部速度为vB,由机械能守恒得
  

小球在底端受到重力mg和支持力N,小球作圆周运动所需要的向心力由支持力和重力提供,即

整理得:N=6mg
圆环对小球的支持力与小球对圆环的压力是作用力反作用力,所以小球作用于圆环的压力为6mg   

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量为m的小球由光滑斜轨道自由下滑后,接着又在一个与斜轨道相连的竖直的光华圆环内侧运动,阻力不计,求⑴小球至少应从多高的地方滑下,才能达到圆环顶端而不离开…”主要考查了你对  【匀速圆周运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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