如图所示,一粗糙斜面 AB 与圆心角为37°的光滑圆弧 BC 相切,经过 C 点的切线方向水平.已知圆弧的半径为 R=1.25m,斜面 AB 的长度为 L=1m.质量为 m=1kg的小物块(可视为质点)在水平外力 F=1N作用下,从斜面顶端 A点处由静止开始,沿斜面向下运动,当到达 B 点时撤去外力,物块沿圆弧滑至 C 点抛出,若落地点 E 距离与 C 点间的水平距离为 x=1.2m,C 点距离地面高度为 h=0.8m.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度 g 取10m/s2)求:
(1)物块经 C 点时对圆弧面的压力; (2)物块滑至 B 点时的速度; (3)物块与斜面间的动摩擦因数.
◎ 答案
(1)物块从C点到E点做平抛运动 由h=
1
2
gt2,得 t=0.4s v0=
x
t
=3m/s 由牛顿第二定律知:FN-mg=m
v
2C
R
FN=17.2 N 由牛顿第三定律,知物体在C 点时对圆弧的压力为17.2N. (2)从B点到C点由动能定理,知 mgR-mgRcos37°=
1
2
m
v
2C
-
1
2
m
v
2B
解得:vB=2 m/s (3)从A点到B点,由 vB2=2aL, 得a=2 m/s2 由牛顿第二定律知: mgsin37°+Fcos37°-μ(mgcos37°-Fsin37°)=ma 解得:μ=
24
37
=0.65 答:(1)物体在C 点时对圆弧的压力为17.2N,(2)物块滑至 B 点时的速度为2m/s,(3)物块与斜面间的动摩擦因数0.65