Question

如圖是離心軌道演示儀結(jié)構(gòu)示意圖．弧形軌道下端與半徑為R的圓軌道相接，質(zhì)量為m的小球從弧形軌道上端高h(yuǎn)=4R的A點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入圓軌道后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)，最后離開圓軌道．不計(jì)一切摩擦阻力，重力加速度為g．試求：
（1）小球運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)時(shí)速度的大小；
（2）小球在圓軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小．

Answer 1

分析：（1）對(duì)小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程運(yùn)用動(dòng)能定理即可求解；
（2）在最高點(diǎn)運(yùn)用向心力公式列式即可求解．

解答：解：（1）對(duì)小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程運(yùn)用動(dòng)能定理得：

1

2

mv2-0=mg(h-2R)
解得：v=2

gR

（2）在最高點(diǎn)根據(jù)向心力公式得：
N+mg=m

v2

R

解得：N=3mg
根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)�軌道的壓力�?mg．
答：（1）小球運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)時(shí)速度的大小為2

gR

；
（2）小球在圓軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小為3mg．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了動(dòng)能定理及向心力公式的直接應(yīng)用，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．