题目内容

如图所示,倾角为45°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相接,O为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直平面内,A、C两点等高.质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O等高的D点,g取10m/s2
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)若使滑块能到达C点,求滑块至少从离地多高处由静止开始下滑;
(3)若滑块离开C处后恰能 垂直打在斜面上,求滑块经过C点时对轨道的压力.

【答案】分析:(1)选取从A到D过程,根据动能定理,即可求解;
(2)滑块恰能到达C点,根据牛顿第二定律,求得C点的速度,再根据动能定理,从而即可求解;
(3)滑块做平抛运动,根据运动的分解,由运动学公式与牛顿第二定律,则可求出滑块对轨道的压力.
解答:解:
(1)A到D过程:根据动能定理
则有=0-0    
解得:μ=0.5
(2)若滑块恰能到达C点,根据牛顿第二定律有
mg=
解得:m/s   
从高为H的最高点到C的过程:根据动能定理有
解得:H=2m   
(3)离开C点后滑块做平抛运动,垂直打在斜面上时有
水平位移x=v'Ct
竖直位移,
速度关系,
位移关系,
解得  m/s     
在C点,有
解得:F'N=3.3N
由牛顿第三定律可知,滑块对轨道的压力为3.3N   
答:(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数0.5;
(2)若使滑块能到达C点,则滑块至少从离地2m高处由静止开始下滑;
(3)若滑块离开C处后恰能 垂直打在斜面上,则滑块经过C点时对轨道的压力为3.3N.
点评:考查动能定理、牛顿第二定律、运动学公式等规律的应用,并掌握如何处理平抛运动的方法,同时注意动能定理中功的正负值.
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