如图(a)所示,AB段是长S=10m的粗糙水平轨道,BC段是半径R=2.5m的光滑半圆弧轨道.有一个质量m=0.1kg的小滑块,静止在A点,受一水平恒力F作用,从A点开始向B点运动,刚好到达
◎ 题目
如图(a)所示,AB段是长S=10m的粗糙水平轨道,BC段是半径R=2.5m的光滑半圆弧轨道.有一个质量m=0.1kg的小滑块,静止在A点,受一水平恒力F作用,从A点开始向B点运动,刚好到达B点时撤去力F.小滑块经过半圆弧轨道B点时,用DIS力传感器测得轨道对小滑块支持力的大小为FN,若改变水平恒力F的大小,FN会随之变化,实验得到FN-F图象如图(b),g取10m/s2. (1)若小滑块经半圆弧轨道从C点水平抛出,恰好落在A点,则小滑块在C点的速度大小; (2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数为多大? (3)要使小滑块始终不脱离轨道,求水平恒力F的范围; |
◎ 答案
(1)小滑块作平抛运动,设C点的速度为vC则 s=vct (1) 2R=
由(1)、(2)式得vc=
(2)A到B过程,由动能定理 Fs-μmgs=
在B点,FN-mg=m
由(3)、(4)得FN=
由图象得,当F=0.5N,FN=3N代入(5)式得μ=0.25. (3)要使小滑块始终不脱离轨道,则当小球运动到与O点等高时速度恰好为0,或恰好到最高点由重力提供向心力. ①当小球运动到与O点等高时速度恰好为零, Fs-μmgs-mgR=0 (6) 同时要求小滑块能运动到B点Fs-μmgs=
由(6)、(7)式得025N<F≤0.5N 小滑块始终不脱离轨道 ②当恰好到最高点由重力提供向心力. mg=m
Fs-μmgs-mg×2R=
由(8)、(9)式得F=0.875N,故当F≥0.875N时小滑块始终不脱离轨道. 答:(1)小滑块在C点的速度大小为10m/s. (2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.25. (3)水平恒力F的范围为F≥0.875N或025N<F≤0.5N. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“如图(a)所示,AB段是长S=10m的粗糙水平轨道,BC段是半径R=2.5m的光滑半圆弧轨道.有一个质量m=0.1kg的小滑块,静止在A点,受一水平恒力F作用,从A点开始向B点运动,刚好到达…”主要考查了你对 【平抛运动】,【向心力】,【牛顿第二定律】,【动能定理】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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