如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高。质量m=1kg的滑块从A点由静止开始

◎ 题目

如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高。质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O等高的D点,(g取10m/s2,sin37o=0.6, cos37o=0.8)

(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ。
(2)若使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值。
(3)若滑块离开A处的速度大小为m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上的时间t。

◎ 答案

(1)0.375 (2)   (3)0.2s

◎ 解析


试题分析:(1)对从A经B到D全过程研究,支持力对滑块不做功,重力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理得:

由几何知识知:
以上两式联立解得:滑块与斜面间的动摩擦因数为
(2)若滑块能到达C点,则在C点应满足轨道对小球的弹力
根据牛顿第二定律得:

联立解得:
A经B、D到C过程,由于A、C两点等高,所以重力做功为零,支持力始终与速度垂直,对滑块不做功,根据动能定理得:

由几何知识知:
联立解得:
所以滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值为
(3)当滑块离开A处的速度大小为m/s时,设滑块到达C点的速度大小为,根据动能定理得:
  解得:
滑块离开C点后做平抛运动,根据平抛运动规律得:
   
由几何关系知:
三式联立代入数据整理得:
解得:
所以滑块从C点飞出至落到斜面上的时间t为0.2s。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高。质量m=1kg的滑块从A点由静止开始…”主要考查了你对  【牛顿运动定律的应用】  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。

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