题目内容

如下图所示,让摆球从图中的C位置由静止开始摆下,摆到最低点D处,摆线刚好被拉断,小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动,到达小孔A进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道,当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长L=2m,θ=60°,小球质量为m=0.5kg,D点与小孔A的水平距离s=2m,g取10m/s2。试求:

(1)求摆线能承受的最大拉力为多大?

(2)若小球能进入圆轨道后恰好能做圆周运动,求粗糙水平面动摩擦因数μ

解:(1)当摆球由CD运动机械能守恒:mgL-Lcosθ)=mvD2      3分

由牛顿第二定律可得:Fm- mg =m                          3分

可得:Fm=2mg=10N                               1分

(2)小球能过圆轨道的最高点不脱离轨道,在圆周的最高点由牛顿第二定律可得:mg=m                               2分

D到最高点由动能定理可得:

-μmgs-2mgR=mv2-mvD2                                2分

解得:μ=0.125                               1分

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