题目内容

【题目】如图所示,半径R=0.5m的光滑圆弧面CDM分别与光滑斜面体ABC和斜面MN相切于C、M点,O为圆弧圆心,D为圆弧最低点.斜面体ABC固定在地面上,顶端B安装一定滑轮,一轻质软细绳跨过定滑轮(不计滑轮摩擦)分别连接小物块P、Q (两边细绳分别与对应斜面平行),并保持P、Q两物块静止.若PC间距为L1=0.25m,斜面MN足够长,物块P质量m1=3kg,与MN间的动摩擦因数μ=,求:( sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)小物块Q的质量m2;

(2)烧断细绳后,物块P第一次到达D点时对轨道的压力大小;

(3)烧断细绳后,物块P第一次过M点后0.3s到达K点,则 MK间距多大?

(4)烧断细绳后,物块P在MN斜面上滑行的总路程.

【答案】(1)4kg(2)78N(3)0.17m(4)1.0m.

【解析】

试题分析:(1)根据共点力平衡条件,两物体的重力沿斜面的分力相等,有

m1gsin53°=m2gsin37°解得 m2=4kg

(2)滑块由P到D过程,由动能定理,得

根据几何关系,有h=L1sin53°+R(1﹣cos53°)

在D点,支持力和重力的合力提供向心力FD﹣mg=m解得FD=78N

由牛顿第三定律得,物块P对轨道的压力大小为78N.

(3)PM段,根据动能定理,有 解得vM=2m/s

沿MN向上运动过程,根据牛顿第二定律,得到

a1=gsin53°+μgcos53°=10m/s2

根据速度时间公式,有vM=a1 t1

解得t1=0.2s

所以t1=0.2s时,P物到达斜面MN上最高点,故返回过程,有

沿MN向下运动过程,根据牛顿第二定律,有a2=gsin53°﹣μgcos53°=6m/s2

故,根据运动学公式,有

即MK之间的距离为0.17m.

(4)最后物体在CM之间来回滑动,且到达M点时速度为零,对从P到M过程运用动能定理,得到

mgL1sin53°﹣μmgcos53°L总=0

解得L总=1.0m

即物块P在MN斜面上滑行的总路程为1.0m.

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