题目内容

【题目】如图所示,半径的四分之一光滑圆弧轨道AB竖直固定,其末端B切线水平,将一质量的滑块从圆弧最高点A由静止释放,再经长且与B点等高的粗糙平面CD滑上静止于光滑水平地面上质量为的足够长的长木板,长木板的上表面与CD面齐平,与D点的间隙可忽略,当滑块滑至长木板M上表面的同时施加给一个大小为的水平向右的作用力。已知滑块与粗糙平面CD上表面的动摩擦因数均为)。求:

(1)滑块对圆轨道最低点B点的压力;

(2)当滑块滑到长木板M后经多长时间,两者速度相等。

【答案】(1),方向竖直向下;(2)

【解析】

(1)滑块从光滑圆弧下滑过程中,根据机械能守恒定律有

由牛顿第二定律

由牛顿第三定律可知,滑块对轨道方点的压力为,方向竖直向下;

(2)CD由动能定理

设滑块滑上长木板后,相对长木板滑动时加速度大小为,此过程中长木板的加速度大小为,则

解得

解得

设当滑块滑到长木板M后经时间两者速度相等,当两者速度相等时有

解得

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