题目内容
【题目】如图所示,光滑的圆弧轨道AB竖直固定放置,半径R=1.8m,在其右侧光滑的水平面上,紧靠着一平板小车。小车的上表面与圆弧轨道末端的切线在同一水平面上,上表面长为L=1.5m,距水平地面的高h=1.25m,小车质量M=2kg。现有一质量为m=1kg的可视为质点小滑块,从A点静止释放,通过圆弧轨道最低点B运动到平板小车上,已知滑块与小车上表面之间的动摩擦因数μ=0.2,取重力加速度大小g=10m/s2求:
(1)滑块运动到圆弧轨道最低B时,滑块所受到的支持力大小;
(2)滑块滑到小车上表面后,滑块和小车的加速度大小;
(3)滑块从小车上滑出后,落地时到小车上表面右侧的水平距离。[第(3)问结果保留三位有效数字]
【答案】(1)30N;(2)2m/s2,1m/s2;(3)2.60m。
【解析】
(1)从A到B的过程由动能定理得:
解得:
在最低B由牛顿第二定律得:
解得:FN=30N
(2)由牛顿第二定律得,小滑块的加速度大小:
小车的加速度大小:
(3)设经过时间t1后小滑块从小车上滑出,则
小滑块的位移:
小车的位移:
s1-s2=L
联立解得: (舍去,不合题意)
滑出时滑块的速度大小:
滑出时小车的速度大小:
滑块落地时间为t2,
可得:
滑块的水平位移:x1=v1t2
小车的水平位移:x2=v2t2
落地时到小车上表面右侧的水平距离为:
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