如图所示,在竖直平面内有一固定光滑轨道,其中AB是长为R的水平直轨道,BCD是圆心为O、半径为R的3/4圆弧轨道,两轨道相切于B点。在外力作用下,一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动,到达B点时撤除外力。已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C,重力加速度大小为g。求:
(1)小球在AB段运动的加速度的大小;
(2)小球从D点运动到A点所用的时间。
(1)(2)
解析试题分析:(1)小球在BCD段运动时,受到重力mg、轨道压力N的作用,如图所示
据题意,,且小球在最高点C所受轨道的正压力为零。
设小球在C点的速度大小为,根据牛顿第二定律有,
小球从B点运动到C点,根据机械能守恒定律,
设B点处小球的速度大小为,有
由于小球在AB段由静止开始做匀加速运动,设加速度大小为a,由运动学公式,有,
建立解得AB段运动的加速度大小a=
(2)设小球在D点处的速度大小为,下落到A点时的速度大小为V,
由机械能守恒定律有:
设小球从D点运动到A点所用的时间为t,由运动学公式得,
联立解得
考点:综合考查了动能定理和机械能守恒的应用
点评:本题关键在于灵活地选择运动过程运用动能定理列式,动能定理不涉及运动过程的加速度和时间,对于曲线运动同样适用.
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