Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)利用電子秤、輕質(zhì)材料做成的凹形軌道，研究小球通過(guò)凹形軌道的運(yùn)動(dòng)。由于小球質(zhì)量遠(yuǎn)大于凹形軌道的質(zhì)量，下面計(jì)算中可以忽略凹形軌道的質(zhì)量。已知凹形軌道最下方為半徑為R的圓弧軌道，重力加速度為g。

（1）把凹形軌道放在電子秤上，小球放在軌道最低點(diǎn)，電子秤讀數(shù)為。

（2）讓小球從離軌道最低點(diǎn)H處由靜止釋放，當(dāng)小球通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)，電子秤讀數(shù)為。

（3）根據(jù)電子秤兩次讀數(shù)可知，小球通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度為__________。這說(shuō)明小球通過(guò)凹形軌道最低點(diǎn)時(shí)處于_________（填“超重”“失重”或“平衡”）狀態(tài)。

（4）小球從離軌道最低點(diǎn)高H處由靜止釋放到通過(guò)最低點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力做功為______。

Answer 1

【答案】 超重

【解析】（3）以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)牛頓第二定得，據(jù)題有．

聯(lián)立可得：，小球通過(guò)凹形軌道最低點(diǎn)時(shí)有向上的加速度，處于超重狀態(tài)．

（4）小球從離軌道最低點(diǎn)高H處由靜止釋放到通過(guò)最低點(diǎn)的過(guò)程中，由功能原理知，小球克服摩擦力做功等于小球機(jī)械能的減少，為：．