题目内容

如图所示,AB是足够长的倾角为θ倾斜直轨道,BCD是半径为R的光滑圆弧轨道,它们在B点相切。P点与圆弧的圆心O等高,D、E与O点在同一条竖直直径上。一个质量为m的物体(可以看作质点)从AB轨道上的某点由静止释放。

(1)若轨道AB光滑,为使物体能到达圆弧轨道的最高点D,释放点距B点的距离L至少应为多少;

(2)若轨道AB动摩擦因数为μ,物体从P点释放,则它在整个运动过程中在AB轨道上运动的总路程s为多少;

(3)最终当物体通过圆弧轨道最低点E时,对圆弧轨道的压力的大小.

 


解析:(1)设物体刚好到D点,则mg 

对全过程由动能定理得:mgLsin θmgR(1+cos θ)=mv    得:L=

(2)因为摩擦力始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.

对整个过程由动能定理得:mgR·cosθμmgcosθ·s=0  所以总路程为s-

(3)对BE过程mgR(1-cos θ)=mv         Nmg             

                  由牛顿第三定律,物体对轨道的压力    

得对轨道压力:=(3-2cosθmg

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