EJU 2015 年第 2 回 物理 第 6 题

考点
匀速圆周运动、机械能守恒
领域
力学
难度
困难
标准答案
②

解析摘要

标准解析

以最高端的临界接触状态确定入射速率

研究对象是小球。圆筒面光滑,支持力始终垂直于瞬时位移而不做功,因此先用机械能关系连接最低点和最高端;再由最高端恰不断开的向心条件确定末速度。

  1. 求最高端相对于最低点的高度

    设从最低点起沿圆弧转过的圆心角为 θ\theta。最低点对应半径竖直向下,最高端处 θ=120∘\theta=120^\circ。其高度增加为

    h=r−rcos⁡120∘=3r2h=r-r\cos120^\circ=\frac{3r}{2}

    。

    因此小球到达该处时,重力势能增加 mg(3r/2)mg(3r/2)。

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