题目内容
一滑块(可视为质点)经水平轨道AB进入竖直平面内的四分之一圆弧形轨道BC.已知滑块的质量m=0.50kg,滑块经过A点时的速度vA=5.0m/s,AB长x=4.5m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10,圆弧形轨道的半径R=0.50m,滑块离开C点后竖直上升的最大高度h=0.10m.取g=10m/s2.求:
(1)滑块第一次经过B点时速度的大小;
(2)滑块刚刚滑上圆弧形轨道时,对轨道上B点压力的大小;
(3)滑块在从B运动到C的过程中克服摩擦力所做的功.
(1)4.0 m/s (2)21 N (3)1.0 J
解析试题分析:(1)滑块由A到B的过程中,应用动能定理得:
又Ff=μmg
解得:vB="4.0" m/s
(2)在B点,滑块开始做圆周运动,由牛顿第二定律可知
解得轨道对滑块的支持力FN="21" N
根据牛顿第三定律可知,滑块对轨道上B点压力的大小也为21 N
(3)滑块从B经过C上升到最高点的过程中,由动能定理得
解得滑块克服摩擦力做功W′Ff="1.0" J
考点:动能定理的应用;竖直上抛运动;牛顿第二定律.
点评:本题中第一问也可以根据运动学公式求解,但用动能定理求解不用考虑加速度,过程明显简化;运用动能定理要注意过程的选择,通常运动过程选的越大,解题过程越简化;动能定理比运动学公式适用范围更广,对于曲线运动同样适用.