直径DF沿竖直方向,OE沿水平方向,C、D可看做重合的点.现将一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放.(g取10 m/s2)
(1)若要使小球经C点水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少多高? 图2
(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求h.
答案 (1)0.2 m (2)0.1 m
解析 (1)小球沿ABC轨道下滑,设到达C点时的速度大小为v,则由动能定理得
mgH=mv2 ①
小球能在竖直平面内做圆周运动,在圆周最高点必须满足
mg≤ ②
①②两式联立并代入数据得H≥0.2 m.
(2)若h r=gt2 ③ 水平方向上有r=vxt ④ 又由动能定理得mgh=mv ⑤ 由③④⑤联立可解得h==0.1 m.