(理科)如图所示,水平轨道AB与位于竖直平面内半径为R的半圆形光滑轨道BCD相连,半圆形轨道的BD连线与AB

2025-05-04 06:41:52
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(1)设滑块恰好通过最高点D的速度为vD,根据牛顿第二定律有:
     mg=m

v
R

解得:vD=
gR

(2)滑块自B点到D点的过程机械能守恒,设滑块在B点的速度为vB,则有:
     
1
2
mvB2=
1
2
mvD2+mg?2R,
解得:vB2=5gR
设滑块经过B点进入圆形轨道时所受的支持力为NB,根据牛顿第二定律有:
   NB-mg=m
v
R
            
解得:NB=6mg
由牛顿第三定律可知,滑块经过B点时对轨道的压力大小NB′=6mg
(3)对于滑块自D点平抛到A点,设其运动时间为t,则有:
   2R=
1
2
gt2
   sAB=vDt.
可解得:sAB=2R
在AB段,根据动能定理得:FsAB=
1
2
mvB2
解得:F=1.25mg
答:(1)滑块通过D点的速度大小为
gR

(2)滑块经过B点进入圆形轨道时对轨道的压力大小为6mg;
(3)在AB段恒定水平外力的大小1.25mg.