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精英家教网如图所示,内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置,其质量为2m,小球质量为m,在管内滚动,当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面.(轨道半径为R)求:
(1)球对管道作用力;
(2)此时小球的速度多大?
分析:当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,知小球对管道的作用力等于管道的重力,结合牛顿第二定律求出小球的速度.
解答:解:(1)因为小球在最高点时,管道刚好离开地面,知地面的支持力为零,
根据共点力平衡得,球对管道的作用力F=2mg,方向竖直向上.
(2)根据牛顿第二定律得:mg+F=m
v2
R

解得:v=
3gR

答:(1)球对管道的作用力大小2mg  方向竖直向上.
(2)此时小球的速度为
3gR
点评:解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.
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