题目内容
如图所示,半径R=0.4 m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点,质量为m=1 kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下,从静止开始由C点运动到A点,物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F,物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动,正好落在C点,已知xAC=2 m,F=15 N,g取10 m/s2,试求:
1.物体在B点时的速度大小以及此时半圆轨道对物体的弹力大小;
2.物体从C到A的过程中,摩擦力做的功.
1.52.5 N
2.-9.5 J
解析:(1)设物体在B点的速度为v,由B到C做平抛运动,有2R=gt2,xAC=vt,∴v=5 m/s
由此时受力知FN+mg=,
∴FN=52.5 N.
由牛顿第三定律知,半圆轨道对物体的弹力FN′=52.5 N.
(2)A到B,机械能守恒mv=mv2+2mgR
由C到A应用动能定理可知(F-Ff)xAC=mv
所以,Wf=-Ff·xAC=-9.5 J
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