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如圖所示,AB為固定在豎直平面內的
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光滑圓弧軌道,軌道的B點與水平地面相切,其半徑為R.質量為m的小球由A點靜止釋放,求:
(1)小球滑到最低點B時,小球速度v的大。
(2)小球剛到達最低點B時,軌道對小球支持力FN的大;
(3)小球通過光滑的水平面BC滑上固定曲面,恰達最高點D,D到地面的高度為h(已知h<R),則小球在曲面上克服摩擦力所做的功Wf
分析:(1)小球從A滑至B的過程中,支持力不做功,只有重力做功,根據機械能守恒定律或動能定理列式求解;
(2)在圓弧最低點B,小球所受重力和支持力的合力提供向心力,根據牛頓第二定律列式求解即可;
(3)對小球從A運動到D的整個過程運用動能定理列式求解.
解答:解:(1)由動能定理得
mgR=
1
2
mv2


v=
2gR

即小球滑到最低點B時,小球速度v的大小為
2gR

(2)由牛頓第二定律得
FN-mg=m
v2
R


FN=3mg
即小球剛到達最低點B時,軌道對小球支持力FN的大小為3mg.
(3)對于小球從A運動到D的整個過程,由動能定理,得
mgR-mgh-Wf=0

Wf=mg(R-h)
即小球在曲面上克服摩擦力所做的功為mg(R-h).
點評:本題關鍵在于靈活地選擇運動過程運用動能定理列式,動能定理不涉及運動過程的加速度和時間,對于曲線運動同樣適用.
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(1)小球滑到最低點B時,小球速度v的大小;
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(1)物體在AB軌道上運動時,重力和電場力對物體所做的總功;
(2)物體到達B點的速度;
(3)通過計算說明物體能否到達D點.

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如圖所示,AB為固定在豎直平面內粗糙傾斜軌道,BC為光滑水平軌道,CD為固定在豎直平面內的光滑圓弧軌道,且AB與BC通過一小段光滑弧形軌道相連,BC與弧CD相切.已知AB長為L=10m,傾角θ=37°,BC長s=
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m,CD弧的半徑為R=
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m,O為其圓心,∠COD=143°.整個裝置處在水平向左的勻強電場中,電場強度大小為E=1×103N/C.一質量為m=0.4kg、電荷量為q=+3×10 -3C的物體從A點以初速度vA=15m/s沿AB軌道開始運動.若物體與軌道AB間的動摩擦因數為μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物體運動過程中電荷量不變.求
(1)物體在AB軌道上運動時,重力和電場力對物體所做的總功;
(2)物體能否到達D點;
(3)物體離開CD軌道后運動的最高點相對于O點的水平距離x和豎直距離y.

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