题目内容

【题目】如图所示,CDF为间定在竖直平而内的圆弧轨道,圆心为O,半径OC与水平方向的 夹角=CE两点等高。一质量m=0.2kg的小物块(视为质点)在斜向上的拉力F作用下沿水平台面以大小v0=3m/s的速度做匀速直线运动,离开台面右端B后立即撤去力F,物块恰好从C点无碰撞地进人轨道CDE。已知物块通过E点的速度与通过C点时的速度大小相等,物块与台面间的动摩擦因数μ=0.75,取g=10 m/s2 sin= 0.6 cos=0.8,空气阻力不计。

1)求力F的最小值Fmin

2)求BC两点的水平距离x

3)若物块从E点飞出后恰好能回到C点,求物块通过E点前瞬间的角速度大小(结果可保留分式)。

【答案】11.2N 21.2m 3rad/s

【解析】

(1)小物块在水平面AB段受重力、支持力、摩擦力和拉力,做匀速直线运动,设拉力与水平方向夹角为α,根据平衡得

Fcosα=μmg-Fsinα

解得

sinα+γ=1F最小,最小值为

(2)C点速度分解如图所示:

由几何关系得:

BC小物体做平抛运动,则:

联立解得:

xBC=1.2m

(3)EC做斜上抛运动,设运动时间为t′,圆轨道的半径为r,若物块从E点飞出后恰好能回到C点,则

联立解得

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