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如图所示,竖直墙和3/4光滑圆轨道相切于A点,圆轨道的最低点为B、最高点为C、圆...

如图所示,竖直墙和3/4光滑圆轨道相切于A点,圆轨道的最低点为B、最高点为C、圆心为O、半径为R,小物体从紧贴墙的位置P由静止释放,欲使小物体不离开圆轨道,最终打在竖直墙上位置Q(图中未画出)处,并且QA距离最小,求PQ的距离.

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要使QA的距离最小,则小球做平抛运动的高度差最大,即平抛运动的时间越长,在C点的速度最小,根据牛顿第二定律求出在C点的最小速度,通过机械能守恒定律求出PQ的距离. 【解析】 小物体离开C点做平抛运动,落在墙上的Q点,设经过C点的速度为v 水平方向:R=vt,竖直下落的高度为y= 则y=. 由此可知经过C点的速度越大,下落高度越小,QA距离越大,所以通过C点的速度最小时,QA的距离最小,设小物体经过C点时的速度最小为v1. 根据牛顿第二定律有: 此时. 设PC高度差为h,因为小物体对竖直墙的压力为零,所以小物体受到墙的摩擦力为零,对小物体,从P到C应用机械能守恒定律有: ,解得h= 则PQ的距离为H=h+ymin=R. 答:PQ的距离为R.
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考点分析:
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B.物块到达小车最右端时,小车具有的动能为Ffl
C.物块克服摩擦力所做的功为Ff(L+l)
D.物块和小车增加的机械能为Fl
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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