题目内容
【题目】如图所示,整个轨道在同一竖直平面内,直轨道AB在底端通过一段光滑的曲线轨道与一个光滑的四分之一圆弧轨道CD平滑连接,圆弧轨道的最高点C与B点位于同一高度.圆弧半径为R,圆心O点恰在水平地面.一质量为m的滑块(视为质点)从A点由静止开始滑下,运动至C点时沿水平切线方向离开轨道,最后落在地面上的E点.已知A点距离水平地面的高度为H,OE=2R,重力加速度取g,不计空气阻力.求:
(1)滑块运动到C点时的速度大小VC;
(2)滑块运动过程中克服轨道摩擦力所做的功Wf;
(3)若滑块从直轨道上A′点由静止开始下滑,运动至C点时对轨道恰好无压力,则A′点距离水平地面的高度为多少?
【答案】(1)滑块运动到C点时的速度大小vC是.
(2)滑块运动过程中克服轨道摩擦力所做的功Wf是mg(H﹣2R).
(3)A′点距离水平地面的高度为.
【解析】
试题(1)滑块从C到E做平抛运动,水平位移为,竖直位移为R
则有:、,可解得
(2)对于从A到C的过程,运用动能定理得
解得,滑块运动过程中克服轨道摩擦力所做的功
(3)设点的距离水平地面的高度为h.
在C点有①
从A′到C,由动能定理得②
滑块在直轨道上下滑时重力做功与克服摩擦力做功的比值是定值,
所以有:解得,代入②式
联立①、②两式,可解得
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