解答:
解:(1)设小球到达C点时速度为v,a球从A运动至C过程,由动能定理有:
mg(5Rsin37°+1.8R)-μmgcos37°?5R=mv2
可得:v=
(2)要使小球不脱离轨道,有两种情况:
情况一:小球能滑过圆周轨道最高点,进入EF轨道.则小球在最高点P应满足 m≥mg
小球从C点直到P点过程,由动能定理,有 ?μmgR?mg?2R′=mvP2?mvb2
可得:R′≤R=0.92R
情况二:小球上滑至四分之一圆轨道的Q点时,速度减为零,然后滑回D.则由动能定理有:
?μmgR?mg?R′=0?mvb2
得:R′≥2.3R
(3)若R′=2.5R,由上面分析可知,球必定滑回D,设其能向左滑过DC轨道到达B点,在B点的速度为vB,由能量守恒定律有
mv2=mvB2+mg?1.8R+2μmgR
可得:vB=0
故知,球不能滑回倾斜轨道AB,球将在B、Q之间做往返运动,最终球将停在CD轨道上的某处.设球在CD轨道上运动的总路程为S,由能量守恒定律,有
mv2=μmgS
得:S=5.6R
所以知,小球将停在D点左侧,距D点0.6R处.
答:(1)小球滑到斜面底端C时速度为.
(2)要使小球在运动过程中不脱离轨道,竖直圆周轨道的半径R′应该满足的条件为R′≥2.3R.
(3)若R′=2.5R,小球将停在D点左侧,距D点0.6R处.