题目内容
【题目】如图所示,半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直放置,A与圆心O等高,B为轨道的最低点,该圆弧轨道与一粗糙直轨道CD相切于C,OC与OB的夹角为53°。一质量为m的小滑块从P点由静止开始下滑,PC间距离为R,滑块在CD上滑动摩擦阻力为重力的0.3倍。(sin53°= 0.8,cos53°= 0.6)求:
(1) 滑块从P点滑至B点过程中,重力势能减少多少?
(2) 滑块第一次经过B点时所受支持力的大小;
(3) 为保证滑块不从A处滑出,PC之间的最大距离是多少?
【答案】(1)h=1.2R(2)F=2.8mg(3)L=1.2R
【解析】(1)如图所示,PC间的竖直高度
CB间的竖直高度
所以PB间高度差 ①
所以滑块从P滑到B减少的重力势能为 ②
(2)对B点,由牛顿第二定律知 ③
从P到B,由动能定理: ④
联立解得: ⑤
(3)设PC之间的最大距离为L时,滑块第一次到达A时速度为零,则对整个过程应用动能定理: ⑥
代入数值解得: ⑦
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