如图所示,半径R=0.8m的光滑14圆弧轨道固定在水平地面上,O为该圆弧的圆心,轨道上方的A处有一个可视为质点的质量m=1kg的小物块,小物块由静止开始下落后恰好沿切线进入14圆

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,半径R=0.8m的光滑
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圆弧轨道固定在水平地面上,O为该圆弧的圆心,轨道上方的A处有一个可视为质点的质量m=1kg的小物块,小物块由静止开始下落后恰好沿切线进入
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圆弧轨道.此后小物块将沿圆弧轨道下滑,已知AO连线与水平方向的夹角θ=45°,在轨道末端C点紧靠一质量M=3kg的长木板,木板上表面与圆弧轨道末端的切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3,g取10m/s2.求:
(1)小物块刚到达C点时的速度大小;
(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端C点时对轨道的压力;
(3)要使小物块不滑出长木板,木板长度L至少为多少?

◎ 答案

(1)小物块从A到C,根据机械能守恒有:
mg?2R=
1
2
mv
2C

解得:vC=

4gR
=

4×10×0.8
m/s=4

2
m/s.
(2)小物块刚要到C点,由牛顿第二定律有:
FN-mg=
m
v2C
R

解得:FN=mg+
m
v2C
R
=1×10+
1×(4

2
)
2
0.8
N=50N.
由牛顿第三定律,小物块对C点的压力FN′=50N,方向竖直向下.
(3)设小物块刚滑到木板右端时达到共同速度,大小为v,小物块在长木板上滑行过程中,小物块与长木板的加速度分别为
am=
μmg
m

aM=
μmg
M

由运动学公式得:v=vC-amt,v=aMt
由能量守恒定律得:-μmgL=
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