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?

【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:

解得:

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:

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:

链条在水平面OP停下时,其C端离O点的距离x,解得:

。

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网