题目内容

(12分)如图所示,将一质量m = 1kg的小物块以一定的初速度从A点水平抛出,恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入光滑的竖直平面内圆弧轨道运动。圆弧的两端点BC连线水平。小物块离开C点后恰能无碰撞地沿固定斜面向上运动,经0.8s通过D点。己知圆弧半径R = 1.0m,圆弧对应的圆心角θ = 106°,轨道最低点为OA点距水平面的高度h = 0.8m,小物块与斜面间的动摩擦因数μ= ,重力加速度g取10m/s2,sin37° = 0.6,cos37° = 0.8,试求:

 (1)小物块离开A点的水平初速度υA

 (2)小物块经过O点时轨道的支持力大小N

(3)斜面上CD间的距离sCD

(12分)解:(1)对小物块,由在竖直方向有  υy2 = 2gh 

    在点tan =       代入数据解得  υA = 3m/s  (3分)

(2)小物块由,根据机械能守恒定律得,

mgR(1 – cos) + B2 = O2    (1分)

    其中υB =  = 5m/s       (1分)

小物块在点由牛顿笫二定律得  N mg = m   (1分)

代入数据解得    N = 43N     (1分)

(4)小物块沿斜面上滑,由牛顿第二定律得  mgsin + μmgcos= ma1 

代入数据解得  a1 = 10m/s2    (1分)

小物块沿斜面下滑,由牛顿第二定律得   mgsin  μmgcos = ma2  

代入数据解得  a2 = 6m/s2     (1分)

由机械能守恒定律知  υC = υB = 5m/s

小物块由上升到最高点历时   t1 =  = 0.5s       (1分)

小物块由最高点回到点历时 t2 = 0.8s 0.5s = 0.3s

sCD = t1 a2t22   (1分)

代入数据解得间的距离 sCD = 0.98m  (1分)

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