(2014•重庆模拟)如图所示,高台的上面有一竖直的[1/4]圆弧形光滑轨道,半径R=[5/4]m,轨道端点B的切线水平

(2014•重庆模拟)如图所示,高台的上面有一竖直的[1/4]圆弧形光滑轨道,半径R=[5/4]m,轨道端点B的切线水平.质量M=5kg的金属滑块(可视为质点)由轨道顶端A由静止释放,离开B点后经时间t=1s撞击在斜面上的P点.已知斜面的倾角θ=37°,斜面底端C与B点的水平距离x0=3m.g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力.
(1)求金属滑块M运动至B点时对轨道的压力大小
(2)若金属滑块M离开B点时,位于斜面底端C点、质量m=1kg的另一滑块,在沿斜面向上的恒定拉力F作用下由静止开始向上加速运动,恰好在P点被M击中.已知滑块m与斜面间动摩擦因数μ=0.25,求拉力F大小
(3)滑块m与滑块M碰撞时间忽略不计,碰后立即撤去拉力F,此时滑块m速度变为4m/s,仍沿斜面向上运动,为了防止二次碰撞,迅速接住并移走反弹的滑块M,求滑块m此后在斜面上运动的时间.
水果糖KUKU 1年前 已收到1个回答 举报

9090asd 幼苗

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解题思路:(1)由机械能守恒定律求出滑块到达B点时的速度,然后由牛顿第二定律求出轨道对滑块的支持力,再由牛顿第三定律求出滑块对B的压力.(2)由平抛运动知识求出M的水平位移,然后由几何知识求出M的位移,由运动学公式求出M的加速度,由牛顿第二定律求出拉力大小.(3)由牛顿第二定律求出加速度,由运动学公式可以求出滑块的运动时间.

(1)从A到B过程,由机械能守恒定律得:MgR=[1/2]MvB2
在B点,由牛顿第二定律得:F-Mg=M

v2B
R,
解得:F=150N,
由牛顿第三定律可知,滑块对B点的压力F′=F=150N,方向竖直向下;
(2)M离开B后做平抛运动,
水平方向:x=vBt=5m,
由几何知识可知,m的位移:s=
x−x0
cos37°=2.5m,
设滑块m向上运动的加速度为a,
由匀变速运动的位移公式得:s=[1/2]at2
解得:a=5m/s2
对滑块m,由牛顿第二定律得:F-mgsin37°-μmgcos37°=ma,
解得:F=13N;
(3)撤去拉力F后,对m,由牛顿第二定律得:
mgsin37°+μmgcos37°=ma′,
解得:a′=8m/s2
滑块上滑的时间t′=[v/a′]=0.5s,
上滑位移:s′=
v2
2a′=1m,
滑块m沿斜面下滑时,由牛顿第二定律得:
mgsin37°-μmgcos37°=ma″,
解得:a″=4m/s2
下滑过程,s+s′=[1/2]a″t″2
解得:t″=

7
2s,
滑块返回所用时间:t=t′+t″=0.5+

7
2s;
答:(1)金属滑块M运动至B点时对轨道的压力大小为150N;
(2)拉力F大小为13n;
(3)滑块m此后在斜面上运动的时间为0.5+

7
2s.

点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;平抛运动.

考点点评: 本题是多体多过程问题,分析清楚物体运动过程是正确解题的关键,应用机械能守恒定律、牛顿定律、运动学公式即可正确解题.

1年前

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