一般的曲線運動，盡管曲線各個位置的彎曲程度不一樣，但在研究時，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分。該一小段圓周的半徑為該點的曲率半徑。這樣，在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法來處理了。
小珂發(fā)現(xiàn)游樂場的過山車軌道不是圓形軌道而是“水滴形”軌道（如圖1），小珂設(shè)計了如圖2所示的過山車模型，質(zhì)量為m的小球在A點由靜止釋放沿傾斜軌道AB下滑，經(jīng)水平軌道BC進入半徑R1=0.8m的圓形軌道，恰能做完整的圓周運動；再經(jīng)水平軌道CE進入“水滴形”曲線軌道EFG，E點的曲率半徑R2=2m,“水滴形”軌道最高點F與圓形軌道最高點D等高。忽略所有軌道摩擦力，各軌道都平滑連接，“水滴形”軌道左右對稱，g取10m/s2。
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（1）求小球釋放點A距離水平面的高度H。
（2）在圓形軌道上運動時，小球在最低點C與最高點D的向心加速度大小的差值。
（3）在“水滴形”軌道EFG上運動時，小球的向心加速度大小為一個定值，求“水滴形”軌道F點的曲率半徑r。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/6 8:0:9組卷：109引用：3難度：0.4
相似題
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1．如圖所示，在電場強度大小E=2×103V/m、豎直向上的勻強電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道QPN與一水平絕緣軌道MN在N點相切，半圓形軌道平面與電場線平行，其半徑R=40cm,N為半圓形軌道最低點，P為QN圓弧的中點。一電荷量q=1×10-4C、質(zhì)量m=10g帶負電的滑塊（視為質(zhì)點）與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，位于N點右側(cè)d=3m的M處，取重力加速度大小g=10m/s2，不計空氣阻力。
（1）若滑塊剛好能到N處，求其初速度大小v0；
（2）若滑塊恰能運動到半圓軌道的最高點Q，求其在水平軌道上的落點到N點的距離x；
（3）求滿足（2）條件的滑塊通過P點時對軌道的壓力大小F。發(fā)布：2024/10/22 2:0:1組卷：43引用：7難度：0.5 -
2．如圖所示，軌道ABCDE是研究小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動的條件的簡易裝置，A到水平桌面的高度為H，最低點B處的入、出口靠近但相互錯開，C是半徑R=10cm的圓形軌道的最高點，DE部分水平，且恰好與圓形軌道的圓心O1等高，水平桌面上的點O2位于E點的正下方。經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，將一質(zhì)量m=10g的小球從軌道AB上的某一位置A由靜止釋放，小球恰能通過C點沿軌道運動，不計小球與軌道的摩擦阻力以及空氣阻力。（g=10m/s2）
（1）求出A到水平桌面的高度H；
（2）求出小球在B點對圓軌道壓力的大??；
（3）若A距水平桌面高H1=0.3m,小球仍由靜止釋放，到達E點離開軌道后落在水平桌面上，求落點與O2之間的水平距離x。發(fā)布：2024/10/23 4:0:1組卷：102引用：3難度：0.7 -
3．如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為R的半圓形光滑絕緣軌道，其底端B與光滑絕緣水平軌道相切，整個系統(tǒng)處在豎直向上的勻強電場中，一質(zhì)量為m,帶正電的小球以v0的初速度沿水平面向右運動，通過圓形軌道恰能到達圓形軌道的最高點C，從C點飛出后落在水平面上的D點，試求：
（1）小球到達C點時的速度vc；
（2）BD間的距離s；
（3）小球通過B點時對軌道壓力N。發(fā)布：2024/10/19 15:0:1組卷：43引用：1難度：0.5
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