题目内容
【题目】如图所示,光滑的半圆形轨道OA和AB位于竖直面内,它们的半径分别为r=0.3m和R=0.4m,两轨道相切于最高点A,半圆形轨道AB与水平轨道BC相切于最低点B,轨道BC的长度可以调节,轨道BC的右端与一倾角为45°的斜面CD相连,C点离地的高度为h=3.2m。现用弹簧装置将一小滑块(可视为质点)从半圆形轨道OA的最低点O弹出,小滑块在运动过程中恰好不脱离圆弧轨道OAB,滑块与BC段的动摩擦因数为μ=0.4.g取10m/s2。
(1)求小滑块从O点弹出时的速度大小;
(2)改变水平轨道BC的长度,使小滑块能够落在斜面CD上,求轨道BC的长度范围。
【答案】(1)m/s(2)m≤x≤m
【解析】
(1)设滑块从O点弹出时的速度大小为v0,
在最高点A由牛顿第二定律得:
mg=m
从O到A的过程由动能定理得:
﹣mg2r=﹣
联立解得:
v0=m/s
(2)设离开C的速度为v时恰好落在D点,此时BC的长度最短为x1,由平抛运动的规律得:
水平方向:h=vt
竖直方向:h=
联立解得:v=4m/s
从O到C的过程由动能定理得:
mg(2R﹣2r)﹣μmgx1=﹣
解得:
x1=m
到C点的速度恰好为零时对应的BC长度最长为x2,从O到C的过程由动能定理得:
mg(2R﹣2r)﹣μmgx2=0﹣
解得:
x2=m
所以轨道BC的长度范围为:m≤x≤m
答:(1)m/s(2)m≤x≤m
练习册系列答案
相关题目