精英家教網(wǎng)如圖所示,小球沿水平面以初速v0通過O點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的豎直半圓弧軌道,不計(jì)一切阻力.下列說法正確的是( 。
分析:(1)在最高點(diǎn)對(duì)小球進(jìn)行受力分析,小球做圓周運(yùn)動(dòng),求出提供的向心力,由牛頓第二定律列方程,
根據(jù)小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力與提供的向心力間的關(guān)系,求出小球恰好通過最高點(diǎn)的條件.
(2)小球恰能通過最高點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出小球落地點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距離.
解答:解:(1)小球在最高點(diǎn)受豎直向下的重力mg,可能受到豎直向下軌道的壓力F,這兩個(gè)力的合力提供向心力,
由牛頓第二定律得:F+mg=m
v2
R
,在m、R一定的情況下,mg是一個(gè)定值不變,v越小,小球做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力越小,軌道對(duì)小球的壓力F越小,當(dāng)F=0時(shí),mg=m
v2
R
,v=
gR
,如果小球速度v<
gR
,小球的重力將大于小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力,小球?qū)⒚撾x軌道,不能做圓周運(yùn)動(dòng),由此可見,小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是v≥
gR
,小球恰好通過最高點(diǎn)時(shí),v=
gR

(2)小球恰能通過半圓弧最高點(diǎn)時(shí)v=
gR
,離開最高點(diǎn)后,小球做平拋運(yùn)動(dòng),
在豎直方向上,小球做自由落體運(yùn)動(dòng):2R=
1
2
gt2,t=
4R
g

在水平方向上,小球做勻速直線運(yùn)動(dòng):x=vt=
gR
×
4R
g
=2R.
故選BC.
點(diǎn)評(píng):本題涉及到了小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件:小球在最高點(diǎn)v≥
gR
,分析小球通過最高點(diǎn)的條件對(duì)學(xué)生來說是一個(gè)難點(diǎn).
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5gR
同時(shí)撤去外力,然后小球沖上豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑半圓環(huán),恰能維持在圓環(huán)上做圓周運(yùn)動(dòng)通過最高點(diǎn)C,到達(dá)最高點(diǎn)C后拋出,最后落回到原來的出發(fā)點(diǎn)A處.試求:
(1)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度;
(2)小球在AB間運(yùn)動(dòng)過程中受到的恒力F.

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精英家教網(wǎng)如圖所示,小球在水平拉力作用下,以恒定速率v沿豎直光滑圓軌由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),在此過程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是( 。
A、逐漸減小B、逐漸增大C、先減小,后增大D、先增大,后減小

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精英家教網(wǎng)如圖所示,小球沿水平面以初速度v0通過O點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的豎直半圓弧軌道,不計(jì)一切阻力,下列說法正確的是(  )

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