Question

【题目】如图所示，某同学利用电子秤、轻质材料做成的凹形轨道，研究小球通过凹形轨道的运动。由于小球质量远大于凹形轨道的质量，下面计算中可以忽略凹形轨道的质量。已知凹形轨道最下方为半径为R的圆弧轨道，重力加速度为g。

（1）把凹形轨道放在电子秤上，小球放在轨道最低点，电子秤读数为。

（2）让小球从离轨道最低点H处由静止释放，当小球通过轨道最低点时，电子秤读数为。

（3）根据电子秤两次读数可知，小球通过轨道最低点时的速度为__________。这说明小球通过凹形轨道最低点时处于_________（填“超重”“失重”或“平衡”）状态。

（4）小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中克服摩擦力做功为______。

Answer 1

【答案】 超重

【解析】（3）以小球为研究对象，根据牛顿第二定得，据题有．

联立可得：，小球通过凹形轨道最低点时有向上的加速度，处于超重状态．

（4）小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中，由功能原理知，小球克服摩擦力做功等于小球机械能的减少，为：．