內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管,位于豎直平面內(nèi),環(huán)的半徑為R(比細(xì)管的半徑大得多).在細(xì)圓管中有兩個(gè)直徑略小于細(xì)圓管管徑的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))A和B,質(zhì)量分別為m1和m2,它們沿環(huán)形圓管(在豎直平面內(nèi))順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng),經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度都是v0;設(shè)A球通過最低點(diǎn)時(shí)B球恰好通過最高點(diǎn),此時(shí)兩球作用于環(huán)形圓管的合力為零,那么m1、m2、R和v0應(yīng)滿足的關(guān)系式是______.
(1)A球通過最低點(diǎn)時(shí),作用于環(huán)形圓管的壓力豎直向下,根據(jù)牛頓第三定律,A球受到豎直向上的支持力N1,由牛頓第二定律,有:
N1-m1g=m1
v02
R
…①
由題意知,A球通過最低點(diǎn)時(shí),B球恰好通過最高點(diǎn),而且該時(shí)刻A、B兩球作用于圓管的合力為零;可見B球作用于圓管的壓力肯定豎直向上,根據(jù)牛頓第三定律,圓管對B球的反作用力N2豎直向下;假設(shè)B球通過最高點(diǎn)時(shí)的速度為v,則B球在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方程為:
N2+m2g=m2
v2
R
…②
由題意有:N1=N2…③
得:m1g+m2g=
m2v2
R
-
m1v02
R
…④
對B球運(yùn)用機(jī)械能守恒定律有:
1
2
m2v02=
1
2
m2v2+2m2gR
…⑤
解得:v2=v02-4gR…⑥
⑥式代入④式可得:(m1+5m2)g+(m1-m2)
v02
R
=0

故答案為:(m1+5m2)g+(m1-m2)
v02
R
=0
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖(a)所示,小球與輕繩-端相連,繞另-端點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng),忽略一切阻力的影響,現(xiàn)測得繩子對小球的拉力隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)所示,則小球處于最高點(diǎn)位置的時(shí)刻是( 。
A.t1B.t2C.t3D.t4

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

關(guān)于向心力和向心加速度的說法,正確的是( 。
A.向心力是指向圓心方向的合力
B.向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力,也可以是其中一種力或某種力的分力
C.向心加速度描述速度大小變化的快慢
D.向心加速度描述速度方向變化的快慢

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,一根細(xì)線下端拴一個(gè)金屬小球P,細(xì)線的上端固定在金屬塊Q上,Q放在帶小孔的水平桌面上.小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圓錐擺).現(xiàn)使小球改到一個(gè)更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圖上未畫出),兩次金屬塊Q都保持在桌面上靜止.則后一種情況與原來相比較,下面的判斷中正確的是( 。
A.Q受到桌面的支持力變大
B.Q受到桌面的靜摩擦力變大
C.小球P運(yùn)動(dòng)的角速度變大
D.小球P運(yùn)動(dòng)的周期變大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖,正圓錐形漏斗正立放置,錐面與豎直方向夾角為α.小球貼緊內(nèi)表面做水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),由于存在微小摩擦,小球在運(yùn)動(dòng)中速率在緩慢變。甇1和O2是上下兩個(gè)不同軌道的圓心.則此小球( 。
A.可能由O1平面的軌道向O2平面的軌道逐漸過渡
B.可能由O2平面的軌道向O1平面的軌道逐漸過渡
C.在兩軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)受的向心力相同
D.在兩軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)周期相同

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,位于豎直平面上的
1
4
圓弧軌道光滑,半徑為R,OB沿豎直方向,上端A距地面高度為H,質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為
2gR
,最后落在地面上C點(diǎn)處,不計(jì)空氣阻力.求:
(1)小球剛運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的加速度為多大,對軌道的壓力多大.
(2)小球落地點(diǎn)C與B點(diǎn)水平距離為多少.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

試管中裝有有泥沙的渾濁的水,封住試管,將此試管固定在轉(zhuǎn)盤上,當(dāng)轉(zhuǎn)盤快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)( 。
A.泥沙將會(huì)聚集在試管的內(nèi)側(cè)
B.泥沙將會(huì)聚集在試管的中間
C.泥沙將會(huì)聚集在試管的外側(cè)
D.水將更加渾濁,泥沙將會(huì)更加均勻地分散在水中

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

實(shí)驗(yàn)是模擬拱形橋來研究汽車通過橋的最高點(diǎn)時(shí)對橋的壓力.在較大的平整木板上相隔一定的距離釘4個(gè)釘子,將三合板彎曲成拱橋形卡入釘內(nèi),三合板上表面事先鋪上一層牛仔布以增加摩擦,這樣玩具慣性車就可以在橋面上跑起來了.把這套系統(tǒng)放在電子秤上,關(guān)于電子秤的示數(shù)下列說法正確的是( 。
A.玩具車靜止在拱橋頂端時(shí)的示數(shù)小一些
B.玩具車運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)的示數(shù)大
C.玩具運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)處于超重狀態(tài)
D.玩具運(yùn)動(dòng)通過拱橋頂端時(shí)速度越大(未離開拱橋),示數(shù)越小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法中正確的是
A.做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),物體的速度方向不沿切線方向
B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),物體所受合力必定為零
C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的線速度、角速度、周期保持不變
D.物體在恒力作用下不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

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同步練習(xí)冊答案