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如图甲所示,竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成,AB和BCD...

如图甲所示,竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成,AB和BCD相切于B点,CD连线是圆轨道竖直方向的直径C、D为圆轨道的最低点和最高点,已知∠BOC=30°可视为质点的小球从轨道AB上高H处的某点由静止滑下,用力传感器测出小球经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F,并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象,取g=10 m/s2求:

1小球的质量m和圆轨道的半径R;

2是否存在某个H值,使得小球经过最高点D后能直接落到倾斜直轨道AB上与圆心O等高的点若存在,请求出H值;若不存在,请说明理由

 

(1)0.4kg;0.8m(2)2.4m 【解析】 试题分析:(1)设小球到达D点速度大小为v,对轨道的压力为F,小球从A到D的过程中,机械能守恒,则 由以上两式可解得: 结合乙图,可解得:m=0.4kg R=0.8m (2)小球经过最高点D后做平抛运动,设平抛的初速度为,落到轨道上用时t,则由平抛运动及几何关系可知 竖直方向 水平方向 可解得: 再根据机械能守恒可解得: 解得:H=2.4m 考点:机械能守恒定律;牛顿定律;平抛运动  
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考点分析:
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