题目内容

【题目】如图所示,ABCD是倾斜角为53°的两个对称的粗糙斜面,ADBC分别位于同一水平面上,两斜面与光滑圆弧轨道相切于BC两点,E为轨道的最低点。AB两点间的高度差为h=1.5m,圆弧轨道的半径R=0.5m,滑块P的质量m=2kg,滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.05,重力加速度g10m/s2sin53°=0.8cos53°=0.6,求:

1)滑块P至少以多大的初速度v0A点下滑,才能冲上斜面CD到达D点?

2)若滑块PA点由静止开始下滑,求它在两斜面上走过的总路程S

3)若滑块PA点由静止开始下滑,求其对轨道最低点E的最大压力和最小压力各为多少?

【答案】(1)1.5m/s(2)50m(3)151.5N 36N

【解析】

1)滑块恰好到达D点时速度为零,根据动能定理有:

-2μmgcos53°=0-mv02

得:

v0=

解得:

v0=1.5m/s

2)最终滑块在光滑轨道上来回运动,且到达B点和C点时速度均为零,根据动能定理有:

mgh-μmgcos53°S=0-0

解得:

S=50m

3)设滑块经过E点时的最小速率为v1,最小支持力为N1;最大速率为v2,最大支持力为N2

根据牛顿第二定律有:

N1-mg=m

N2-mg=m

根据动能定理得:

mgR1-cos53°=

mg[h+R1-cos53°]-μmgcos53°=

解得:

v1=2m/s

v2=m/s

N1=36N

N2=151.5N

由牛顿第三定律知滑块对轨道E点的最大压力为151.5N,最小压力为36N

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