题目内容
(08年汕头市二模)(15分)如图,半径R = 0.9m的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=1m的水平面相切于B点,BC离地面高h = 0.45m,C点与一倾角为θ = 30°的光滑斜面连接,质量m=1.0 kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放,已知滑块与水平面间的动摩擦因数µ=0.1,取g=10m/s2.求:
(1)小滑块刚到达圆弧的B点时对圆弧的压力;
(2)小滑块从C点运动到地面所需的时间。
解析:
(1)设小滑块运动到B点的速度为VB ,由机械能守恒定律有:mgR=mVB2 ①
由牛顿第二定律有 F-mg=m ②
联立①②解得小滑块在B点所受支持力F=30 N ③
由牛顿第三定律有,小滑块在B点时对圆弧的压力为30N ④
(2) 设小滑块运动到C点的速度为VC ,由动能定理有: mgR-µmgL=mVC2 ⑤
解得小滑块在C点的速度 VC= 4 m/s ⑥
小滑块平抛到地面的水平距离S=VC t=VC =1.2m ⑦
斜面底宽d=hcotθ=0.78m ⑧
因为S>d ,所以小滑块离开C点后不会落到斜面上. ⑨
因此,小滑块从C点运动到地面所需的时间即为小滑块平抛运动所用时间
=0.3S ⑩