题目内容

6.如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成,轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接,其中轨道AB、CD段是光滑的,水平轨道BC的长度s=5m,轨道CD足够长且倾角θ=37°,A、D两点离轨道BC的高度分别为h1=4.30m、h2=1.35m.现让质量为m的小滑块自A点由静止释放.已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6、cos37°=0.8.求:

(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小;
(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔.

分析 (1)直接对小物块从A→B→C→D过程中运用动能定理列式求解即可;
(2)先对从A→B→C过程运用动能定理求出小滑块到达C点的速度,求出在斜面CD上的加速度,再对小滑块在CD斜面上的运动运用运动学公式求解;

解答 解:(1)小物、块从A→B→C→D过程中,由动能定理得$mg({h_1}-{h_2})-μmgs=\frac{1}{2}mv_D^2-0$
将h1、h2、s、μ、g代入得:vD=3m/s  
(2)小物块从A→B→C过程中,由动能定理得$mg{h_1}-μmgs=\frac{1}{2}mv_C^2$
将h1、s、μ、g代入得:vC=6m/s 
小物块沿CD段上滑的加速度大小a=gsinθ=6m/s2 
小物块沿CD段上滑到最高点的时间${t_1}=\frac{v_C}{a}$=1s      
由于对称性可知小物块从最高点滑回C点的时间t2=t1=1s   
故小物块第一次与第二次通过C点的时间间隔t=t1+t2=2s    
答:(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小为3m/s;
(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔为2s

点评 本题关键灵活地选择物理过程运用动能定理列式求解,同时要注意摩擦力做的总功等于摩擦力与路程的积

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