如图所示,倾斜轨道AB的倾角为37°,CD、EF轨道水平,AB与CD通过光滑圆弧管道BC连接,CD右端与竖直光滑圆

2025-05-19 10:42:47
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回答1:

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=

1
2
mv2 
可得:v=
5.6gR

(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
vP2
R
≥mg

小球从C点直到P点过程,由动能定理,有  ?μmgR?mg?2R
1
2
mvP2?
1
2
mvb2

可得:R
23
25
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?
1
2
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
  
1
2
mv2
1
2
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
 
1
2
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
5.6gR

(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.