题目内容
【题目】如图所示,在某电视台举办的冲关游戏中,
是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道。半径
,
是长度为
的水平传送带,
是长度为
的水平粗糙轨道,
、
轨道与传送带平滑连接,参赛者抱紧滑板从
处由静止下滑。参赛者和滑板可视为质点,参赛者质量
,滑板质量可忽略,已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为
、
,
取
,求:
(1)参赛者运动到圆弧轨道
处对轨道的压力大小;
(2)若参赛者恰好能运动至
点,求传送带运转速率及方向。
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【答案】(1)1200N;(2)顺时针方向,6m/s
【解析】
(1)参赛者从
到
的过程,由机械能守恒
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解得
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在
点,对参赛者由牛顿第二定律得
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代入数据解得
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由牛顿第三定律知参赛者运动到圆弧轨道
处对轨道的压力大小
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(2)参赛者由
到
的过程,由动能定理得
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解得
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所以传送带运转方向为顺时针方向。
假设参赛者在传送带上时一直加速,设到达
点的速度为
,由动能定理得
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解得
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所以参赛者在传送带上先加速再匀速运动。
因此传送带速率为
。
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