题目内容
如图所示,倾角θ=37°的斜面上,轻弹簧一端固定在A点,自然状态时另一端位于B点,斜面上方有一半径R=1m、圆心角等于143°的竖直圆弧形光滑轨道与斜面相切于D处,圆弧轨道的最高点为M.现用一小物块将弹簧缓慢压缩到C点后释放,物块经过B点后的位移与时间关系为x=8t-4.5t2(x单位是m,t单位是s),若物块经过D点后恰能到达M点,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)物块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)BD间的距离x
(3)若斜面上B点以下光滑,在M处安装一个竖直弹性挡板,小物块与挡板的碰撞时间极短,试通过计算判断小物块在以后的运动过程中是否脱离轨道。
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(1) (4分)由x=8t-4.5t2知,物块在B点的速度v0=8m/s,从B到D过程中加速度大小a=9m/s2 ①
由牛顿第二定律得a=
=gsin37°+μgcos37° ②
得μ=
③
(2) (8分)物块在M点的速度满足mg=m
④
物块从D到M过程中,有
m
=mgR(1+cos37°)+
m
⑤
物块在由B到D过程中,有
-
=-2ax ⑥
解得x=1m ⑦
(3) (4分)假设小物块与弹簧作用后能回到与O点等高的位置E点,设速度为v。据动能定理可得
mv2-
m
= mgR-![]()
会在M点与E点间脱离轨道
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