题目内容

【题目】如图所示,一轨道由半径为0.8m的四分之一竖直圆弧轨道AB和水平直轨道BC在B点平滑连接而成,现有一质量为0.2kg的小物块从A点无初速度释放,BC 段长L BC =0.50m,小物块与BC 段的动摩擦因数为 μ=0.5,小物块滑离C点后恰好落在半径也为0.8m的凹形半圆面上的最底点D处,CE为凹形半圆直径且水平。求

(1)小物块运动至C点的速度大小;

(2)经过圆弧上的B点时,小物块对B点的压力大小。

(3)小物块在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功

(4)若小物块在A点下落时给它一个向下的速度,小物块能否垂直打在凹形半圆面时(速度方向与凹形半圆面垂直)?如能请求出该情形小物块经过B点的速度大小,如不能请说明原因。

【答案】(1)(2)4.25N (3)(4)不能 如能垂直落在凹形半圆面上,速度方向与凹形半圆面垂直,那么速度的反方向延长线会经过凹形半圆面圆心,而根据平抛运动的特点,速度的反方向延长线应与水平位移的中点相交,二者矛盾,所以小物块不可能垂直落在凹形半圆面。

【解析】

(1)从C到D平抛分析,由,,

代入数据解得:m/s

(2)从B到C

,,

代入数据解得:m/s

B点,

代入数据解得:N,

根据牛顿第三定律小物块对B点的压力大小为4.25N

(3)从A到B,

代入数据解得:J

(4)不能;如能垂直落在凹形半圆面上,速度方向与凹形半圆面垂直,那么速度的反方向延长线会经过凹形半圆面圆心,而根据平抛运动的特点,速度的反方向延长线应与水平位移的中点相交,二者矛盾,所以小物块不可能垂直落在凹形半圆面。

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