问题 计算题

(10分)如图所示,内半径为R的光滑圆轨道竖直放置,长度比2R稍小的轻质杆两端各固定一个可视为质点的小球A和B,把轻杆水平放入圆形轨道内,若mA=2m、mB=m,重力加速度为g,现由静止释放两球使其沿圆轨道内壁滑动,当轻杆到达竖直位置时,求:

(1)A、B两球的速度大小;

(2)A球对轨道的压力;

答案

(1)  (2)

题目分析:(1)设杆运动到竖直位置时,A、B两球的速度均为

AB系统机械能守恒:    (2分)

解方程得:   (1分)

(2)在竖直位置时,设杆对B球的弹力为,轨道对A球的弹力为

对B球 (2分)

,负值表示杆对B球有向上的支持力      (1分)

对A球:  (2分)

解得    (1分)

由牛顿第三定律,A球对轨道的压力为 (1分)

点评:中等难度。在机械能守恒定律的三种表达式中,若应用,则无需选取参考平面,因为无论参考平面怎样选,重力势能的差值是不变的,利用这个特点,对此题会带来很大方便。

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