题目内容

(14分)如图(a)所示,水平桌面的左端固定一个竖直放置的光滑圆弧轨道,其半径R=0.5m,圆弧轨道底端与水平桌面相切C点,桌面CD长L=1 m,高h2=0.5m,有质量为m(m为末知)的小物块从圆弧上A点由静止释放,A点距桌面的高度h1=0.2m,小物块经过圆弧轨道底端滑到桌面CD上,在桌面CD上运动时始终受到一个水平向右的恒力F作用,然后从D点飞出做平抛运动,最后落到水平地面上,设小物块从D点飞落到的水平地面上的水平距离为x,如图(b)是-F的图像,取重力加速度g=10m/s2


(1)试写出小物块经D点时的速度vD与x的关系表达式;
(2)小物体与水平桌面CD间动摩擦因数μ是多大?
(3)若小物体与水平桌面CD间动摩擦因数μ是从第(2)问中的值开始由C到D均匀减少,且在D点恰好减少为0,再将小物块从A由静止释放,经过D点滑出后的水平位移大小为1m,求此情况下的恒力F的大小?

(1)  (2) μ=0.35  (3) F=1.9N

解析试题分析:⑴物体从D滑出后做平抛运动,则
  1分       1分  代入化简可得  或     1分
⑵由A→D全程动能定理得
    2分              代入整理得     2分       由图可知
代入计算可得 μ="0.35"   1分
⑶由第(2)可知     1分  由乙图可知 k=0.5
代入计算得 m =0.4kg   1分
由A→D全程动能定理得
    2分  由题可知:x=1m    1分
由第(1)问知     则代入计算得 F=1.9N    1分...
考点:本题考查动能定理的应用和对图像的理解分析能力,解答的关键是将图像的物理意义和数学知识结合求解.

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