题目内容

如图所示,一粗糙的水平轨道靠在半径为R=0.2m的1/4光滑圆弧轨道右侧,光滑圆弧轨道固定,水平轨道处在光滑的水平面上,可自由滑动。一质量m=1kg的滑块(可视为质点)从A点正上方H=3m处自由下落经圆弧轨道最低点B进入水平轨道.滑块在水平轨道上滑行1s后离开轨道.已知水平轨道质量M=5kg,轨道面离地面高h=1.8m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5.(取g=10m/s2).求:

(1)滑块到达B点时对轨道的压力;  (2)水平轨道的长度;

(3)滑块落地时,它与水平轨道右端的水平距离。

解析:

(1) 滑块从最高点运动到B:       (1分)

在B点:      (1分)

解得  F= 330 N

滑块在B点对轨道的压力竖直向下,大小为330N   (1分)

(2) 滑块在水平轨道上运动

对滑块m:      (1分)

           (1分)

对轨道M:        (1分)

                         (1分)

由能量守恒定律,有    (2分)

解得,水平轨道长度   L= 5m     (1分)

(3)滑块离开轨道后:

滑块平抛运动       (1分)

                          (1分)

轨道匀速运动                     (1分)

滑块落地时,它与水平轨道右端的水平距离            (1分)

解得:m                      (1分)

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