(2012?海南)如圖,在豎直平面內(nèi)有一固定光滑軌道,其中AB是長(zhǎng)為R的水平直軌道,BCD是圓心為O、半徑為R的
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圓弧軌道,兩軌道相切于B點(diǎn).在外力作用下,一小球從A點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤除外力.已知小球剛好能沿圓軌道經(jīng)過最高點(diǎn)C,重力加速度大小為g.求:
(1)小球從在AB段運(yùn)動(dòng)的加速度的大;
(2)小球從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)所用的時(shí)間.
分析:(1)物體恰好通過最高點(diǎn),意味著在最高點(diǎn)是軌道對(duì)滑塊的壓力為0,即重力恰好提供向心力,這樣我們可以求出C點(diǎn)速度,從B到C的過程中運(yùn)用動(dòng)能定理求出B點(diǎn)速度,根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移速度公式即可求解加速度;
(2)小球離開D點(diǎn)做加速度為D的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)位移時(shí)間公式即可求解時(shí)間.
解答:解:(1)小滑塊恰好通過最高點(diǎn),則有:mg=m
vC2
R

解得:vC=
gR

從B到C的過程中運(yùn)用動(dòng)能定理得:
1
2
mvC2-
1
2
mvB2
=-mg?2R
解得:vB=
5gR

根據(jù)位移速度公式得:2aR=vB2
解得:a=
5
2
g

(2)從C到D的過程中運(yùn)用動(dòng)能定理得:
1
2
mvD2-
1
2
mvC2
=mgR
解得:vD=
3gR

小球離開D點(diǎn)做加速度為D的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)位移時(shí)間公式得:
R=vDt+
1
2
gt2

解得:t=(
5
-
3
)
R
g

答:(1)小球從在AB段運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為
5
2
g
;
(2)小球從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)所用的時(shí)間為(
5
-
3
)
R
g
點(diǎn)評(píng):本題主要考查了動(dòng)能定理,運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式的直接應(yīng)用,物體恰好通過C點(diǎn)是本題的突破口,這一點(diǎn)要注意把握,難度適中.
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kq
R2
kq
R2
,方向
沿OP指向P
沿OP指向P

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