如图所示,质量为m=lkg的小物块由静止轻轻放在水平匀速运动的传送带上,从A点随传送带运动到水平部分的最右端B点,经半圆轨道C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道,恰能做圆

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量为m=lkg的小物块由静止轻轻放在水平匀速运动的传送带上,从A点随传送带运动到水平部分的最右端B点,经半圆轨道C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道,恰能做圆周运动.C点在B点的正上方,D点为轨道的最低点.小物块离开D点后,做平抛运动,恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的E点.已知半圆轨道的半径R=0.9m,D点距水平面的高度h=0.75m,取g=10m/s2,试求:
(1)摩擦力对物块做的功;
(2)小物块经过D点时对轨道压力的大小;
(3)倾斜挡板与水平面间的夹角θ.

◎ 答案

(1)设小物块经过C点时的速度大小
v1
,因为经过C时恰好能完成圆周运动,由牛顿第二定律可得:
mg=
mv21
R
,解得
v1
=3m/s
小物块由A到B过程中,设摩擦力对小物块做的功为W,由动能定理得:
W=
1
2
mv21
,解得W=4.5J
故摩擦力对物块做的功为4.5J.
(2)设小物块经过D点时的速度为
v2
,对由C点到D点的过程,由动能定理的:
mg.2R=
1
2
mv22
-
1
2
mv21

小物块经过D点时,设轨道对它的支持力大小为
FN
,由牛顿第二定律得:
FN
-mg=
mv22
R

联立解得
FN
=60N,
v2
=3

5
m/s
由牛顿第三定律可知,小物块对轨道的压力大小为:
F′N
=
FN
=60N.
故小物块经过D点时对轨道的压力大小为60N.
(3)小物块离开D点做平抛运动,设经时间t打在E点,由h=
1
2
gt2
得:t=
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