题目内容

质量为m=1kg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点,随传送带运动到A点后水平抛出,小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直光滑的圆孤轨道下滑.B、C为圆弧的两端点,其连线水平.已知圆弧半径R=1.0m圆弧对应圆心角θ=106°,轨道最低点为O,A点距水平面的高度h=0.8m,小物块离开C点后恰能无碰撞的沿固定斜面向上运动,0.8s后经过D点,物块与斜面间的动摩擦因数为μ1=(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:

(1)小物块离开A点时的水平初速度v1
(2)小物块经过O点时对轨道的压力.
(3)假设小物块与传送带间的动摩擦因数为μ2=0.3,传送带的速度为5m/s,则PA间的距离是多少?
(4)斜面上CD间的距离.

(1)3m/s.(2)43N。(3)1.5m(4)0.98m

解析试题分析:
(1)对小物块,由A到B有vy2=2gh
在B点tan=
所以v0=3m/s.
(2)对小物块,由B到O由动能定理可得:
mgR(1﹣sin37°)=m
其中vB=5m/s
在O点N﹣mg=
所以N=43N
由牛顿第三定律知对轨道的压力为N′=43N
(3)传送带的速度为5m/s,所以小物块在传送带上一直加速,
μ2mg=ma3
PA间的距离是SPA==1.5m
(4)物块沿斜面上滑:mgsin53°+μmgcos53°=ma1
所以a1=10m/s2
物块沿斜面下滑:mgsin53°﹣μmgcos53°=ma2  解得:a2=6m/s2
由机械能守恒知vc=vB=5m/s
小物块由C上升到最高点历时t1= =0.5s
小物块由最高点回到D点历时t2=0.8s﹣0.5s=0.3s
故SCD=t1a2
即SCD=0.98m.
考点:牛顿定律及动能定理的综合应用。

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