如图所示,质量m=2kg的小球,从距地面h=3.5m处的光滑斜轨道上由静止开始下滑,与斜轨道相接的是半径R=1m的光滑圆
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解题思路:(1)先根据机械能守恒求出小球通过圆环顶点时的速度,再由牛顿第二定律求出圆环对小球的压力,即可得解.

(2)小球恰能通过圆轨道的最高点,重力提供向心力,根据牛顿第二定律列式;整个过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律列方程;最后联立求解即可.

(1)小球从静止开始到圆环顶点的过程,由机械能守恒得:

mg(h-2R)=[1/2mv2

在圆环顶点时,对小球,有:mg+N=m

v2

R]

联立得:N=([2h/R]-1)mg=([2×3.5/1]-1)×2×10N=120N

根据牛顿第三定律得:小球滑至圆环顶点时对环的压力:

N′=N=120N

(2)设小球从离最低点高度为H的地方下滑,在轨道最高点的速度为v′,则:

mg(H-2R)=[1/2mv′2

在最高点由重力提供向心力:mg=m

v′2

R]

由上两式得:H=2.5R=2.5m

则小球应从大于等于2.5m范围内由静止滑下才能使小球在圆环上做完整的圆周运动

答:(1)小球滑至圆环顶点时对环的压力为120N;

(2)小球应从大于等于2.5m范围内由静止滑下才能使小球在圆环上做完整的圆周运动.

点评:

本题考点: 机械能守恒定律;向心力.

考点点评: 本题关键是明确小球的运动规律,然后根据牛顿第二定律和机械能守恒定律列方程联立求解;关键在于明确小球恰好经过最高点时重力恰好提供向心力.

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