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问题: 高一物理急

如图所示,AB是固定在竖直平面内半径为R的光滑半圆弧,CD是与AB在同一竖直平面内半径为1.5R的四分之一光滑圆弧轨道,其底端D切线水平,且与AB弧圆心O1等高。现将质量为m的小球(可视为质点)从圆弧CD上与圆心O2等高的C处由静止开始释放,小球落进半圆弧AB并与之内壁碰撞,碰撞过程中不损失机械能,结果小球刚好能回到D点并能沿DC弧返回C处。g=10。求:
⑴小球刚滑倒D点时,对D段的压力大小
⑵CD弧底端D距AB弧圆心O1的距离
⑶小球与圆弧AB的内壁碰撞时的速度大小。


解答:

1、3gm
2、√3/2(R)
3、2√gR

要求达到碰撞后按原路径返回,则碰撞时的速度方向必须通过圆心
如图设球从D点到碰撞时间为t,D到02距离为a,角度为b
1)mgR*3/2=1/2mv^2
F-mg=mv^2/(3R/2)
F=3mg

2)由1得水平速度为v=√3gR
1/2(gt^2)=R*cosb
a+Rsinb=t√3gR
tanb=√3gR/gt
得出a=Rsinb
从而得出t=√(R/g),a=√3/2(R)

3)V=√[(√3gR)^2+(gt)^2]=2√gR