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。

【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:

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:

解得:。

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