题目内容

8.如图所示,半径为r=0.4m的$\frac{1}{4}$圆形光滑轨道AB固定于竖直平面内,轨道与粗糙的水平地面相切于B点,CDE为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管,DE段被弯成以O为圆心、半径R=0.2m的一小段圆弧,管的C端弯成与地面平滑相接,O点位于地面,OE连线竖直.可视为质点的物块,从A点由静止开始沿轨道下滑,经地面进入细管(物块横截面略小于管中空部分的横截面),物块滑到E点时受到细管下壁的支持力大小等于所受重力的$\frac{1}{2}$.已知物块的质量m=0.4kg,g=10m/s2.
(1)求物块滑过E点时的速度大小v;
(2)求物块滑过地面BC过程中克服摩擦力做的功Wf.

分析 (1)物体做圆周运动;由牛顿第二定律可以求出物体的速度.
(2)对A到E过程分析受力情况;由动能定理可以求出克服摩擦力做功.

解答 解:(1)物块b滑过E点时重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mg-N=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,
代入数据解得:vE=1m/s;
(2)物块b从A点到E点的过程中,由动能定理得:
mg(r-R)-Wf=$\frac{1}{2}$mv2,
代入数据解得:Wf=0.6J;
答:(1)物块滑过E点时的速度大小v为1m/s;
(2)求物块滑过地面BC过程中克服摩擦力做的功Wf为0.6J.

点评 本题考查动能定理的应用;要注意分析清楚物体的运动过程是正确解题的前提与关键,正确应用动能定理求解.

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