组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 曲线运动 > 圆周运动 > 生活中的圆周运动 > 竖直方向的圆周运动 > 绳球类模型及其临界条件
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:552 题号:21976215
如图甲所示为一款“反重力”磁性轨道车玩具,轨道造型可以自由调节,小车内装有发条,可储存弹性势能。小宋同学将轨道简化为图乙所示模型:竖直圆周轨道与水平直轨道AM相切(BD两切点略微错开),两个半径均为r的四分之一圆弧轨道在N处平滑连接,它们的圆心(O2O3位于同一高度,现将质量为m=100g的小车从A点由静止释放,它恰好能通过圆周轨道的最高点C,且vC=1m/s。小车在轨道BCD段、MNP段所受磁吸力大小分别为其重力的0.5倍、1.5倍(磁吸引力始终垂直轨道面),摩擦力忽略不计;长为=1.375m的直轨道DM段无磁吸力,与小车间的动摩擦因数。小车可视为质点,且小车在到达B点前发条的弹性势能已完全释放。求:
(1)竖直圆周轨道的半径R
(2)小车经过圆周轨道最低点B时所受支持力FN的大小;
(3)同时调节r,其他条件不变,要求小车不脱离轨道,r应满足的条件。

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(1)细线刚被拉断时,小球抛出的速度多大?
(2)细线所能承受的最大拉力?
(3)如果绳子的长度L可变,将小球拉至P点(与O点在同一水平面),绳子刚好绷直,静止释放后到达最低时的速度为,此时绳子刚好断(可用其它技术进行处理),小球水平飞出,试问:L与H的大小关系满足什么关系时,小球水平位移最大?最大位移是多少?
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