题目内容
【题目】如图所示,MN为光滑的水平面,NO是一长度s=1.25m、倾角为θ=37°的光滑斜面(斜面体固定不动),OP为一粗糙的水平面。MN、NO间及NO、OP间用一小段光滑圆弧轨道相连。一条质量为m=2kg,总长L=0.8m的均匀柔软链条开始时静止的放在MNO面上,其AB段长度为L1=0.4m。链条与OP面的摩擦系数μ=0.5。(g=10m/s2,sin37°=0.6.cos37°=0.8)现自由释放链条,求:
(1)链条的A端滑到O点时,链条的速率为多大?
(2)链条在水平面OP停下时,其C端离O点的距离为多大?
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【答案】(1)3m/s;(2)0.98m。
【解析】
(1)链条的A端滑到O点的过程中,因为只有重力做功,所以机械能守恒,根据机械能守恒定律即可求得链条A端滑到O点时的速率;
(2)摩擦力随距离均匀增大,可以用平均摩擦力求摩擦力做功;从链条的A端滑到O点到最终链条停下的过程,由动能定理可求得停下时的C端距O点的距离。
(1)链条的A端滑到O点的过程中,因为只有重力做功,所以机械能守恒。设水平面为重力势能的零点。链条开始运动时的机械能为E1,设AB段链条质量为m1=1.0kg,BC段链条质量为m2=1.0kg,则:
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解得:
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因为s>L,链条的A端滑到O点时,C点已在斜面上。设此时的机械能为E2,则有:
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由机械能守恒定律
,链条的A端滑到O点时的速率v,则有:
;
(2)链条在开始进入水平面阶段,摩擦力是变力;但摩擦力随距离均匀增大,可以用平均摩擦力求摩擦力做功,从链条的A端滑到O点到最终链条停下的过程,由动能定理:
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链条在水平面OP停下时,其C端离O点的距离x,解得:
。
【题目】某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧测力计相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧测力计的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据已在下表中给出,其中
的值可从图(b)中弹簧测力计的示数读出。
砝码的质量 | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 |
滑动摩擦力 | 2.15 | 2.36 | 2.55 |
| 2.93 |
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回答下列问题:
(1)
=__________
:
(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出
图线____________;
(3)
与
、木块质量
、木板与木块之间的动摩擦因数
及重力加速度大小
之间的关系式为
=__________,
图线(直线)的斜率的表达式为
=__________。
(4)取
,由绘出的
图线求得
_____。(保留2位有效数字)