题目内容
【题目】如图所示,在竖直平面内,有一倾角为θ的斜面CD与半径为R的光滑圆弧轨道ABC相切于C点,B是最低点,A与圆心O等高。将一质量为m的小滑块从A点正上方高h处由静止释放后沿圆弧轨道ABC运动,小滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,空气阻力不计,重力加速度为g,取B点所在的平面为零势能面,试求:
(1)小滑块在释放处的重力势能Ep;
(2)小滑块第一次运动到B点时对轨道的压力FN;
(3)小滑块沿斜面CD向上滑行的最大距离x。
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【答案】(1)mg (h+R),(2)
,方向竖直向下,(3)
。
【解析】
(1)小滑块在释放处的重力势能:
Ep=mg (h+R);
(2)小滑块从释放处到B点,根据动能定理有:
mg(h+ R)= ![]()
在B点,根据牛顿第二定律有:
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解得:![]()
根据牛顿第三定律,小滑块对轨道的压力为
,方向竖直向下;
(3)从释放处到斜面的最高点,对小滑块,根据动能定理有:
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解得:
。
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