(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

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

(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)="=" mv2mv2       ⑥
Fs ="=" (3 mv2- 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。

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