题目内容

【题目】如图所示,半径R=0.5m的光滑圆弧面CDM分别与光滑斜面体ABC和斜面MN相切于C、M点,斜面倾角分别如图所示.O为圆弧圆心,D为圆弧最低点,C、M在同一水平高度.斜面体ABC固定在地面上,顶端B安装一定滑轮,一轻质软细绳跨过定滑轮(不计滑轮摩擦)分别连接小物块P、Q (两边细绳分别与对应斜面平行),并保持P、Q两物块静止.若PC间距为L1=0.25m,斜面MN足够长,物块P质量m1=3kg,与MN间的动摩擦因数μ= ,重力加速度g=10m/s2求:( sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)小物块Q的质量m2
(2)烧断细绳后,物块P第一次到达D点时对轨道的压力大小;
(3)物块P在MN斜面上滑行的总路程.

【答案】
(1)

解:根据共点力平衡条件,两物体的重力沿斜面的分力相等,有:

m1gsin53°=m2gsin37°

解得:m2=4kg

即小物块Q的质量m2为4kg


(2)

解:P到D过程,由动能定理得 m1gh=

根据几何关系,有:

h=L1sin53°+R(1﹣cos53°)

在D点,支持力和重力的合力提供向心力:

FD﹣mg=m

解得:FD=78N

由牛顿第三定律得,物块P对轨道的压力大小为78N


(3)

解:分析可知最终物块在CDM之间往复运动,C点和M点速度为零.

由全过程动能定理得:mgL1sin53°﹣μmgL1cos53°L=0

解得:L=1.0m

即物块P在MN斜面上滑行的总路程为1.0m


【解析】(1)根据共点力平衡条件列式求解;(2)先根据动能定理列式求出到D点的速度,再根据牛顿第二定律求压力;(3)直接根据动能定理全程列式求解.
【考点精析】认真审题,首先需要了解向心力(向心力总是指向圆心,产生向心加速度,向心力只改变线速度的方向,不改变速度的大小;向心力是根据力的效果命名的.在分析做圆周运动的质点受力情况时,千万不可在物体受力之外再添加一个向心力),还要掌握动能定理的综合应用(应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷)的相关知识才是答题的关键.

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