两根长直轨道与一半径为R的半圆型圆弧轨道相接于A、C两点,B点为轨道最低点,O为圆心,轨道各处光滑且固定在竖直平面内.质量均为m的两小环P、Q用长为2R的轻杆连接在一起,套

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

两根长直轨道与一半径为R的半圆型圆弧轨道相接于A、C两点,B点为轨道最低点,O为圆心,轨道各处光滑且固定在竖直平面内.质量均为m的两小环P、Q用长为

2
R的轻杆连接在一起,套在轨道上.将MN两环从距离地面2R处由静止释放,整个过程中轻杆和轨道始终不接触,重力加速度为g,求:
(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能△EP
(2)当P环运动到B点时的速度v;
(3)在运动过程中,P环能达到的最大速度vm
(4)若将杆换成长2

2
R
,P环仍从原处由静止释放,经过半圆型底部再次上升后,P环能达到的最大高度H.
魔方格

◎ 答案

(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能 △Ep=WGM+WGN=mg2R+mg(1+

2
)R=(3+

2
)mgR

(2)P、Q都进入圆轨道后,两环具有相同角速度,则两环速度大小一定相等
整体的机械能守恒,则有:△EP=△EK
则得  (3+

2
)mgR=
1
2
2mv2

得到 v=

(3+

2
)gR

(3)当系统质心下降到最低处时,系统达到的速度最大,此时MN离O点竖直高度为

2
2
R

则有  (1+

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