如图所示,AB为固定在竖直平面内的1/4光滑圆弧轨道,轨道的B点与水平地面相切,其半径为R.质量为m的小球由A点静止释放,求: (1)小球滑到最低点B时,小球速度v的大小; (2)小球刚

问题描述:

如图所示,AB为固定在竖直平面内的

1
4
光滑圆弧轨道,轨道的B点与水平地面相切,其半径为R.质量为m的小球由A点静止释放,求:

(1)小球滑到最低点B时,小球速度v的大小;
(2)小球刚到达最低点B时,轨道对小球支持力FN的大小;
(3)小球通过光滑的水平面BC滑上固定曲面,恰达最高点D,D到地面的高度为h(已知h<R),则小球在曲面上克服摩擦力所做的功Wf

(1)由动能定理得
mgR=

1
2
mv2

v=
2gR

即小球滑到最低点B时,小球速度v的大小为
2gR

(2)由牛顿第二定律得
FN−mg=m
v2
R


FN=3mg
即小球刚到达最低点B时,轨道对小球支持力FN的大小为3mg.
(3)对于小球从A运动到D的整个过程,由动能定理,得
mgR-mgh-Wf=0

Wf=mg(R-h)
即小球在曲面上克服摩擦力所做的功为mg(R-h).