题目内容

如图所示倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4 m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高.质量m=1 kg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10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.

(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,求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值;

(3) 若滑块离开C处的速度大小为4 m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上的时间t.

解:(1) A到D过程:根据动能定理有

mg×(2R-R)-μmgcos37°×=0-0                 (3分)

μ=tan37°=0.375                                      (2分)

(2) 若滑块能到达C点,根据牛顿第二定律有

mg+FN=                           (1分)

vC≥=2 m/s                          (1分)

A到C的过程:根据动能定理有

-μmgcos37°×=mv-mv             (2分)

v0=≥2 m/s                       (1分)

(3) 离开C点做平抛运动

x=vCt,y=gt2                                             (2分)

tan37°=                                (1分)

5t2+3t-0.8=0

 解得t=0.2 s                                 (2分)

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