题目内容
(14分)
有一个固定的光滑直杆,该直杆与水平面的夹角为53°,杆上套着一个质量为m=2kg的滑块(可视为质点)。
(1)如图甲所示,滑块从O点由静止释放,下滑了位移x=1m后到达P点,求滑块此时的速率。
(2)如果用不可伸长的细绳将滑块m与另一个质量为M=2.7kg的物块通过光滑的定滑轮相连接,细绳因悬挂M而绷紧,此时滑轮左侧绳恰好水平,其长度l =m(如图乙所示)。再次将滑块从O点由静止释放,求滑块滑至P点的速度大小。
(整个运动过程中M不会触地,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2)
(14分)
(1)设滑块下滑至P点时的速度为v1,由机械能守恒定律得
mgxsin53º= ①(3分)
解得 v1=4m/s ②(2分)
(2)设滑块再次滑到P点时速度为v2,绳与斜杆的夹角为θ,
M的速度为vM,如图将绳端进行分解得:
vM= v2cosθ
由几何关系得θ=90 º ③(2分)
vM=0 ④(2分)
再由系统机械能守恒定律得:
Mgl(1-sin53º)+mgxsin53º=mv22+0 ⑤(3分)
解得 v2=5 m/s ⑥(2分)
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