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  • 1. (2024高二下·天心开学考) 一般的曲线运动,尽管曲线各个位置的弯曲程度不一样,但在研究时,可以把这条曲线分割为许多很短的小段,质点在每小段的运动都可以看作是圆周运动的一部分,该一小段圆周的半径为该点的曲率半径。这样,在分析质点经过曲线上某位置的运动时,就可以采用圆周运动的分析方法来处理了。

    张伟设计了如图所示的过山车模型。质量为的小球从某点由静止释放后沿倾斜轨道下滑,经水平轨道进入半径的圆形轨道,恰能做完整的圆周运动;再经水平轨道进入“水滴形”曲线轨道并能一直沿轨道运动。已知点的曲率半径 , “水滴形”轨道最高点与圆形轨道最高点等高。在“水滴形”轨道上运动时,小球的向心加速度大小为一个定值,“水滴形”轨道左右对称。忽略所有轨道摩擦力,各轨道都平滑连接,

    1. (1) 求点的曲率半径
    2. (2) 将小球想象成“乘客”,试从“乘客”在圆形轨道和“水滴形”轨道的最高点、最低点、运动过程中的受力情况来分析说明:过山车轨道应该选择圆形轨道还是“水滴形”轨道。

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