知识点
物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动,该类运动常有临界问题,并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语。出现这些词语时考查的就是临界点问题。
如下图所示,这两种模型,在最高点只有拉力或向下弹力,不可能产生向上的力。达到最高点临界条件是重力恰好等于向心力。
典型例题如图,同竖直平面内的倾斜轨道AB与半径为0.9 m的圆轨道BCD相切于B点,倾斜轨道的倾角为,。质量为0.2 kg的小球b静止在圆轨道的最低点C处,质量为0.6 kg的小球a从AB上的P点处由静止滑下,到C点时与b发生弹性正碰,碰后b经过圆轨道的最高点D时对圆轨道恰好无压力。不计一切摩擦,两小球均可视为质点,取重力加速度大小。求
(1)碰后瞬间b的动能;
(2)P、C两点的高度差;
(3)b离开D点后,再落到AB上的时间。
【答案】(1)4.5 J;(2)1m;(3)0.4 s
【精讲解析】本题考查竖直平面内圆周运动临界问题,本题难度较大。
(1)设a球与球b碰撞后的速度为 ,达到 D 点时速度为v,依题意重力充当向心力,根据牛顿第二定律有
小球b从C到D过程中,根据机械能守恒定律得到