(13分)如图所示,光滑半圆弧轨道半径为R,OA为水平半径,BC为竖直直径。一质量为m的小物块自A处以某一竖直向下的初速度滑下,进入与C点相切的粗糙水平滑道CM上,在水平滑道上

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(13分)如图所示,光滑半圆弧轨道半径为R,OA为水平半径,BC为竖直直径。一质量为m的小物块自A处以某一竖直向下的初速度滑下,进入与C点相切的粗糙水平滑道CM上,在水平滑道上有一轻弹簧,其一端固定在竖直墙上,另一端恰位于滑道的末端C点(此时弹簧处于自然状态)。若物块运动过程中弹簧最大弹性势能为EP,且物块被弹簧反弹后恰能通过B点。己知物块与水平滑道间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,求:

(1)物块离开弹簧刚进入半圆轨道时对轨道的压力FN的大小;
(2)弹簧的最大压缩量d;
(3)物块从A处开始下滑时的初速度v0

◎ 答案

解:(1)设物块刚离开弹簧时速度为v1,恰通过B点时速度为v2,由题意可知:mg=mv22/R,①
物块由C点运动到B点的过程中,由机械能守恒定律,
mv12=2mgR+mv22,②
联立解得:v1=.。③
由牛顿第二定律,FN- mg=mv12/R,
解得:FN =6mg。
(2)弹簧从压缩到最短,至物块被弹簧弹离弹簧的过程中,由能量守恒定律,
mv12+μmgd =Ep    
联立③④解得:d=-5 R/2μ。
(3)物块从A处下滑至弹簧被压缩到最短的过程中,由能量守恒定律,
mv02+mgR= Ep+μmgd,
联立解得:=.

◎ 解析

应用能量守恒定律、牛顿运动定律及其个知识列方程解答。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(13分)如图所示,光滑半圆弧轨道半径为R,OA为水平半径,BC为竖直直径。一质量为m的小物块自A处以某一竖直向下的初速度滑下,进入与C点相切的粗糙水平滑道CM上,在水平滑道上…”主要考查了你对  【功能关系】  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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