在竖直平面内的玩具“过山车”滑梯由三段线型轨道平滑连接而成,第一段为粗糙直轨道
, 第二段为内壁光滑、外壁粗糙的圆轨道
, 半径
, 与直轨道相切于B点。第三段为水平直轨道
, 呈粗糙段、光滑段交替排列,每段都为
, 粗糙段的动摩擦因数为
, 直轨道
与圆轨道相切于
点,
点与C略错开,如图所示。
为圆轨道的水平半径,小球中间有孔,孔径略大于线型轨道的直径,现将小球穿在轨道上,在直轨道上距离B点x处由静止开始释放。当
时,小球只能滑到G点,已知直轨道
与水平面成
, 小球可视为质点,已知
,
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