题目内容

【题目】如图所示,半径为的四分之一光滑圆弧轨道BC被竖直固定,O为圆心,C为圆轨道的最低点,OC竖直。长为、质量为的木板静止在水平面上,其左侧紧邻圆轨道的C点,上表面与C点等高。距木板右侧处有固定的竖直挡板,挡板上有橡皮泥(木板撞击挡板时会被橡皮泥牢牢粘住)。现有质量为、可视为质点的物块从B处静止释放。已知物块与木板间的动摩擦因数,木板与地面间的动摩擦因数,重力加速度。求:

(1)物块在C处时对圆轨道的压力;

(2)木板被粘住瞬间,物块距木板左端的距离;

(3)木板与物块、地面间因摩擦而产生的总热量。

【答案】(1)120N,方向竖直向下;(2)2.5m(3)49.5J

【解析】

(1)物块从BC

解得

物块在C处有

解得

由牛顿第三定律可得:物块对轨道的压力大小为120N,方向竖直向下.

(2)物块滑上木板时加速度

由牛顿第二定律可得:

解得木板加速度

设物块经时间与木板共速,则

解得

内,木板位移

物块位移

由于,说明共速时物块未掉下木板;

又因,说明木板在末未到达挡板处。

假设之后,Mm一起匀减速运动,其加速度

而物块的摩擦力故假设成立

故木板被粘住瞬间,物块距木板左端的距离为

(3)一起减速有

解得

木板被粘住后,物块减速到0,有

解得

由于说明物块停下时还未到达挡板。

物块在时间内与木板间因摩擦生热

木板被粘住后,物块与木板间因摩擦生热

木板与地面间因摩擦生热

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