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如图所示,光滑圆管轨道的AB部分平直,BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆,圆管截面半径r<R,有一个质量为m,半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管.
(1)若要小球能从C端出来,初速度v0需多大?
(2)在小球从C端出来的瞬间,其对管壁压力有哪几种典型情况,初速度v0各应满足什么条件?
解:(1)小球恰好能达到最高点的条件是vC=0,
由机械能守恒可知此时需要初速度v0满足
解得
因此要使小球能从C端出来需vC>0,
所以入射速度
(2)小球从C端出来的瞬间,对管壁压力可以有三种典型情况:
①刚好对管壁无压力,此时重力恰好充当向心力,
由圆周运动知识可知
由机械能守恒定律:
联立解得
②对下管壁有压力,此时应有,此时相应的入射速度v0应满足
③对上管壁有压力,此时应有,此时相应的入射速度v0应满足
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示的“s”形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,放置在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆对接而成,圆半径比细管内径大得多,轨网道底端与水平地面相切,轨道在水平方向不可移动.弹射装置将一个小球(小球的直径略小于细圆管内径)从a点沿水平地面向b点运动并进入轨道,经过轨道后从最高点d水平抛出.已知小球与地面ab段间的动摩擦因数为μ,ab段长L,圆的半径R,小球质量m,求:
(1)若小球经d处时,对轨道上臂有压力,则它经过b处时的速度满足什么条件?
(2)为使小球离开轨道d处后,不会再碰到轨道,则小球离开d出时的速度至少为多大?
(3)若μ=0.2、L=1m、R=0.2m、m=0.1kg,g取10m/s2,小球从a点出发的速度为4m/s,则它经c点前、后的瞬间,小球对轨道的压力各为多大?

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