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为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=60...

为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=60°,长为L1=2 m的倾斜轨道AB,通过微小圆弧与长为的水平轨道BC相连,然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道,出口为水平轨道D,如图所示。现将一个小球从距A点高为h=09 m的水平台面上以一定的初速度v0水平弹出,到A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知小球与ABBC间的动摩擦因数均为g取10 m/s2,求:

1小球初速度v0的大小;

2小球滑过C点时的速率vC

3要使小球不离开轨道,则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件。

 

(1)(2)(3)0<R≤1.08 m. 【解析】 试题分析:(1)小球开始时做平抛运动:vy2=2gh 代入数据解得: A点: 得: (2)从水平抛出到C点的过程中,由动能定理得:代入数据解得: (3)小球刚刚过最高点时,重力提供向心力,则: 代入数据解得R1=1.08 m 当小球刚能到达与圆心等高时 代入数据解得R2=2.7 m 当圆轨道与AB相切时R3=BC•tan 60°=1.5 m 即圆轨道的半径不能超过1.5 m 综上所述,要使小球不离开轨道,R应该满足的条件是 0<R≤1.08 m. 考点:平抛运动;动能定理  
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考点分析:
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