如图所示,小球质量为m,内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置,导轨质量为2m,让球在管内滚动,当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,此时小球速度多大?(轨道半径为R)

问题描述:

如图所示,小球质量为m,内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置,导轨质量为2m,让球在管内滚动,当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,此时小球速度多大?(轨道半径为R)

因为小球在最高点时,管道刚好离开地面,知地面的支持力为零,
根据共点力平衡得,球对管道的作用力F=2mg,方向竖直向上.
根据牛顿第二定律得:mg+F=m

v2
R

解得:v=
3gR

答:此时小球的速度为
3gR

答案解析:当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,知小球对管道的作用力等于管道的重力,结合牛顿第二定律求出小球的速度.
考试点:向心力;牛顿第二定律.
知识点:解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.