如图所示,固定在竖直平面内的轨道ABCD由三段对接而成,其中AB是与水平面夹角为37°的光滑直轨道,BC是半径为R=0.

如图所示,固定在竖直平面内的轨道ABCD由三段对接而成,其中AB是与水平面夹角为37°的光滑直轨道,BC是半径为R=0.5m的光滑圆轨道,并且B、C位于同一水平面上,CD是与水平面夹角为37°的粗糙直轨道,两只轨道与圆弧轨道在B、C两处相切.现将一质量m=0.1kg的小物块从轨道AB上距圆弧轨道最低点h=0.8m处由静止释放,之后小物块开始沿轨道运动.小物块与轨道CD的动摩擦因数
μ=0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,求:
(1)小物块第一次通过圆弧轨道最低点时的速度大小;
(2)小物块第一次通过圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小;
(3)小物块在轨道CD上通过的总路程.
谁叫九点半 1年前 已收到1个回答 举报

eva__1020 幼苗

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解题思路:(1)由动能定理或机械能守恒定律可以求出物块第一次通过圆弧轨道最低点时的速度.
(2)由牛顿第二定律求出物块在圆弧轨道最低点受到的支持力,然后由牛顿第三定律求出物块对轨道的压力.
(3)由动能定理可以求出小物块在CD上通过的路程.

(1)物块从A到圆弧轨道最低点过程中,
由动能定理得:mgh=[1/2]mv2,解得:v=
2gh=
2×10×0.8=4m/s;
(2)在圆弧轨道最低点,由牛顿第二定律得:
F-mg=m
v2
R,解得:F=mg+m
v2
R=0.1×10+0.1×
42
0.5=4.2N,
由牛顿第三定律可知,物块对轨道的压力F′=F=4.2N,方向竖直向下;
(3)小物块在CD上不断克服摩擦力做功,机械能减小,
最终,小物块将在圆弧轨道上往复运动,在整个过程中,
由动能定理得:mg[h-R(1-cos37°)]-μmgcos37°•S=0-0,
解得:S=
[h−R(1−cos37°)]
μcos37°=
0.8−0.5×(1−0.8)
0.5×0.8=1.75m;
答:(1)小物块第一次通过圆弧轨道最低点时的速度大小为4m/s;
(2)小物块第一次通过圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为4.2N;
(3)小物块在轨道CD上通过的总路程为1.75m.

点评:
本题考点: 动能定理;向心力.

考点点评: 物块在粗糙斜面上运动时要克服摩擦力做功,使物块的机械能减少,最终物块将在圆弧上做往复运动,分析清楚物体的运动过程是正确解题的前提与关键,分析清楚物体运动过程后,应用动能定理与牛顿第二定律即可正确解题.

1年前

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