如图所示,光滑弧形轨道AB和光滑的半径为R的竖直半圆轨道CDE与长为L=4R的水平粗糙轨道BC平滑连接于Β、C两点,一个
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解题思路:根据牛顿第二定律求出小滑块通过轨道最高点的最小速度,从而对全过程运用动能定理求出h的最小值;根据平抛运动的规律,结合平抛运动的最大水平位移求出在E点的最大速度,再对全过程运用动能定理,求出高度h的最大值.

小滑块离开E点后做平抛运动,设在E点速度为v,有:

2R=

1

2gt2…①

s=vt…②

若小滑块恰能到达半圆轨道最高点E,此时速度为v1,有:

mg=m

v12

R…③

设小滑块在E点满足条件的最大速度为v2,则:4R=v2t…④

小滑块由A点到E点过程中,由动能定理有:mg(h−2R)−4μmgR=

1

2mv2…⑤

据题意,v应满足:v1≤v≤v2…⑥

解得:3.3R≤h≤4.8R… ⑦

答:小球初始位置Α相对于水平轨道BC的高度h的取值范围为3.3R≤h≤4.8R.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;平抛运动.

考点点评: 解决本题的关键抓住小球通过圆弧轨道最高点的最小速度、最大速度,结合动能定理进行求解.