如图所示,ABC为一细圆管构成的34园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处有一质量为m的小球(可视为质点)由静止开始下落,刚好进入细圆管内运动.已知细圆管的内径稍大于小球的直径,不计空气阻力.(1)若小球刚好能到达轨道的最高点C,求小球经过最低点B时的速度大小和轨道对小球的支持力大小;(2)若小球从C点水平飞出后恰好能落到A点,求小球刚开始下落时离A点的高度为多大.

问题描述:

如图所示,ABC为一细圆管构成的

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园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处有一质量为m的小球(可视为质点)由静止开始下落,刚好进入细圆管内运动.已知细圆管的内径稍大于小球的直径,不计空气阻力.

(1)若小球刚好能到达轨道的最高点C,求小球经过最低点B时的速度大小和轨道对小球的支持力大小;
(2)若小球从C点水平飞出后恰好能落到A点,求小球刚开始下落时离A点的高度为多大.

(1)小球恰好通过C点,故小球通过C点的速度为零,对小球由B到C的过程根据动能定理,有:0-12mvB2=mg•2R…①又由小球经过B点时,由牛顿第二定律:FN−mg=mvB2R…②①②联立可得:vB=2gR,FN=5mg(3)小球从C点飞...
答案解析:小球刚好能到达轨道的最高点C,则小球通过C点的速度为零,由动能定理和牛顿第二定律联立列式可求解;
小球从C点水平飞出,做平抛运动,由平抛运动规律和机械能守恒列式可求解.
考试点:向心力;牛顿第二定律.
知识点:本题为动能定理与圆周运动的结合的综合题,解决本题的关键掌握动能定理,以及知道做圆周运动沿半径方向的合力提供向心力.