题目内容

【题目】多米诺骨牌是一种文化它起源于中国,有着上千年的历史。码牌时,骨牌会因意外一次次倒下,参与者时刻面临和经受着失败的打击。遇到挫折不气馁,鼓起勇气,重新再来人只有经过无数这样的经历,才会变得成熟,最终走向成功。如图为骨牌中的一小段情景,光滑斜面轨道AB、粗糙水平轨道CE与半径r=0.5m的光滑圆轨道相切于B、C两点,D点为圆轨道最高点,水平轨道末端E离水平地面高h=0.8m,骨牌触碰机关F在水平地面上,E、F两点间的距离s=1m。质量m=0.2kg的小钢球(可视为质点)从A点自由释放,到达D点时对轨道压力为其重力的0.5倍,从E点抛出后刚好触动机关F。重力加速度g=10m/s2,不计圆轨道在B、C间交错的影响,不计空气阻力。求:

(1)小钢球在水平轨道上克服阻力做的功;

(2)A点离水平地面的高度。

【答案】(1) (2)

【解析】(1)设小钢球过E点时的速度为vE,从E点到F点的水平距离为x,则

设小球运动到D点时速度为vD,轨道对小球作用力为N,则

由牛顿第三定律得

解得 m/s,m/s

设小球从D点运动到E点过程中,在水平轨道上克服阻力做功为,则

解得 J

(2)设A点离水平地面高度为H,小球从A点运动到D点过程中有

解得 H=2.175m

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