解:
(1)过b点和O点做垂直于沿图中直线的垂线,分别于直线交与c和d点,由几何关系知,线段ac、bc和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径围成一正方形,如图:
因此
ab=bc=r
设cd=x,圆心O到直线的距离为
R,则ad=3 5
R,由几何关系得:4 5
ac=
R+x4 5
bc=
R+3 5
R2?x2
联立解得:
r=
R7 5
(2)粒子在F2的作用下做类平抛运动,设其加速度大小为a,物体在圆形区域内运动的时间为t,由牛顿第二定律得:
F2=ma①
由运动学公式得:
r=
at2②1 2
r=vt③
由②③解得:
a=
2v2
r
带入①得:
F2=m
=2v2
r
2mv2
r
粒子在水平面内做匀速圆周运动,设粒子在a点的速度为v,圆周的半径为r,由向心力公式得:
F1=m
v2 r
故:
F2=2F1
答:
(1)物体做匀速圆周运动的半径r=
R;7 5
(2)F2大小为2F1.