(16分)如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,在最低点B与水平轨道BC相切,BC的长度是圆弧半径的10倍,整个轨道
◎ 题目
(16分)如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,在最低点B与水平轨道BC相切,BC的长度是圆弧半径的10倍,整个轨道处于同一竖直平面内。可视为质点的物块从A点正上方某处无初速下落,恰好落人小车圆弧轨道滑动,然后沿水平轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出。已知物块到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力是物块重力的9倍,小车的质量是物块的3倍,不考虑空气阻力和物块落人圆弧轨道时的能量损失。求 (1)物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的几倍; (2)物块与水平轨道BC间的动摩擦因数μ。 |
◎ 答案
(1)物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的4倍。 (2)μ= 0.3 |
◎ 解析
(1)设物块的质量为m ,其开始下落处酌位置距BC的竖直高度为h,到达8点时的速度为v,小车圆弧轨道半径为R 。由机械能守恒定律,有 ① 根据牛顿第二定律,有 ② 解得H = 4R ③ 即物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的4倍。 (2)设物块与BC间的滑动摩擦力的大小为F,物块滑到C点时与小车的共同速度为v,物块在小车上由B运动到C的过程中小车对地面的位移大小为s 。依题意,小车的质量为3 m ,BC长度为10 R 。由滑动摩擦定律,有 F = μmg ④ 由动量守恒定律,有 mv = (m + 3 m), ⑤ 对物块、小车分别应用动能定理,有 F(10 R + s)="=" mv′2-mv2 ⑥ Fs ="=" (3 m)v′2- 0 ⑦ 解得 μ= 0.3 ⑧ 评分标准:, (1)8分,①、②式各3分,③式2分; (2)8分,⑤、⑥、⑧式各2分,④、⑦式各1分。 |
◎ 知识点
专家分析,试题“(16分)如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,在最低点B与水平轨道BC相切,BC的长度是圆弧半径的10倍,整个轨道…”主要考查了你对 【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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