题目内容

如图所示,一个质量为0.6Kg的小球以某一初速度从P点水平抛出,恰好从光滑圆弧AB的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力,进入圆弧时无机械能损失),并从最低点B通过一段光滑小圆弧滑上另一粗糙斜面CD。已知圆弧AB的半径R=0.9m,θ=600,B在O点正下方,斜面足够长,动摩擦因数u=0.5,斜面倾角为370,小球到达A点时的速度为4m/s。(g取10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6)问:

(1)P点与A点的水平距离和竖直高度
(2)小球在斜面上滑行的总路程

(1)     (2)

解析试题分析:P点平抛运动经过A点,运动分解为水平方向和竖直方向,速度分解如图

水平方向竖直方向得出
那么下落的高度,P到A的水平距离
(2)分析小球在斜面上受力,沿斜面向下的重力分力为,最大静摩擦力为,重力沿斜面向下的分力大于滑动摩擦力,所以物体不可能静止在斜面上。
设滑块第一次滑上斜面位移为x,滑块返回圆弧轨道上升的高度为h,
第一次上升到斜面最高点的过程则根据动能定理有
 计算第一次沿斜面上升的位移
从A点到第一次返回圆弧轨道过程中,根据动能定理有
 计算第一次返回上升高度,A点的高度为,即不可能返回A点离开轨道,所以
最终只能回到B点,速度0.在斜面上过程不管向上滑行还是向下滑行,摩擦力都是负功,而且摩擦力大小不变,假设斜面上滑行总路程为X,则有摩擦力做功
从A到最终停在B点,根据动能定理有
 
解得
考点:平抛运动  动能定理

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