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初中物理曲线运动半圆相切考点

2025-02-04 13:56:29综合其它645
  • 曲线运动半圆相切

曲线运动半圆相切有过切点的法线和切线。NnA物理好资源网(原物理ok网)


相关例题:

题目:NnA物理好资源网(原物理ok网)

在半圆形轨道上,小球从A点开始运动,运动方向与半圆切线方向一致。已知半圆的半径为R,小球的质量为m,求小球到达最高点B时的速度大小。NnA物理好资源网(原物理ok网)

分析:NnA物理好资源网(原物理ok网)

小球在半圆轨道上做曲线运动,受到重力和半圆轨道的支持力。由于运动方向与半圆切线方向一致,所以小球在运动过程中会受到向下的分力,导致小球在最高点时速度最小。NnA物理好资源网(原物理ok网)

解题:NnA物理好资源网(原物理ok网)

根据动能定理,小球从A点到B点的过程中,重力做功为零,支持力做功也为零。因此,小球到达B点时的动能只与初始动能有关。NnA物理好资源网(原物理ok网)

根据能量守恒定律,初始动能等于最终动能加上势能的变化量。由于小球在最高点时速度最小,所以势能变化量为零。因此,初始动能等于最终动能。NnA物理好资源网(原物理ok网)

由于小球在最高点时速度最小,所以小球受到的支持力提供向心力。根据向心力公式,有:NnA物理好资源网(原物理ok网)

F = mv² / rNnA物理好资源网(原物理ok网)

其中,F为支持力,v为B点速度,r为半圆半径。由于支持力与重力的合力提供向心力,所以有:NnA物理好资源网(原物理ok网)

mg - F = m(vB)² / RNnA物理好资源网(原物理ok网)

将F代入上式可得:NnA物理好资源网(原物理ok网)

mg - mv² / r = m(vB)² / RNnA物理好资源网(原物理ok网)

化简可得:NnA物理好资源网(原物理ok网)

v² = gR(1 - 1/r)NnA物理好资源网(原物理ok网)

其中g为重力加速度。将已知量代入可得:NnA物理好资源网(原物理ok网)

v = sqrt(gR(1 - 1/R))NnA物理好资源网(原物理ok网)

所以,小球到达最高点B时的速度大小为sqrt(gR(1 - 1/R))。NnA物理好资源网(原物理ok网)


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