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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.

练习册系列答案
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(2008?广州二模)如图所示,在竖直平面内有水平向右的匀强电场,同一竖直平面内水平拉直的绝缘细线一端系一带正电的小球,另一端固定于0点,已知带电小球受到的电场力大于重力,小球由静止释放,到达图中竖直虚线前小球做(  )

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圆弧轨道,其半径R=0.4m,轨道的最低点距地面高度h=1.25m.质量m=0.1kg的小滑块从轨道的最高点由静止释放,到达最低点时以一定的水平速度离开轨道,落地点距轨道最低点的水平距离s=0.8m.空气阻力不计,取g=l0m/s2,求:
(1)小滑块离开轨道时的速度大小;
(2)小滑块在轨道上运动的过程中,摩擦力所做的功.

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(1)若要使小球始终紧贴外圆做完整的圆周运动,初速度v0至少为多少
(2)若v0=3.8m/s,经过一段时间小球到达最高点,内轨道对小球的支持力F=2N,则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少
(3)若v0=3.9m/s,经过足够长的时间后,小球将在BAD间做往复运动,则小球经过最低点A时受到的支持力为多少?小球在整个运动过程中减少的机械能是多少.

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