Question

【題目】

如圖所示，光滑管狀軌道ABC由直軌道AB和圓弧軌道BC組成，二者在B處相切并平滑連接，O為圓心，O、A在同一條水平線上，OC豎直，一直徑略小于圓管直徑的質量為m的小球，用細線穿過管道與質量為M的物塊連接，將小球由A點靜止釋放，當小球運動到B處時細線斷裂，小球繼續運動。已知弧形軌道的半徑為R＝m，所對應的圓心角為53°，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10 m/s2.

(1)若M＝5m，求小球在直軌道部分運動時的加速度大小。

(2)若M＝5m，求小球從C點拋出后下落高度h＝m時到C點的水平位移。

(3)M、m滿足什么關系時，小球能夠運動到C點？

Answer 1

【答案】（1）7m/s2

（2）

（3）

【解析】（1）設細線中張力為F，對小球：F-mgsin53°=ma

對物塊：Mg-F=Ma

聯立解得：a=7m/s2

（2）在Rt△OAB中，得： ；

由v2=2axAB代入數據解得：v=2 m/s；

從B到C，根據機械能守恒，有：

小球離開C后做平拋運動，有：

x=vCt

聯立并代入數據解得：

（3）小球A→B：M、m系統機械能守恒，有：

線斷后，小球B→C，

聯立，解得： ．