题目内容

1.如图所示,半圆形轨道BCD与水平轨道AB平滑连接于B点,整个轨道装置置于竖直平面内,质量为m的滑块(可视为质点)以3$\sqrt{gR}$的初速度由A点向B点运动,进入半圆形轨道后以$\sqrt{gR}$的速度离开D点,最终落到水平轨道上的E点.已知半圆形轨道半径为R,AB长度为3R,滑块与水平轨道间的动摩擦因素为0.5,不计空气阻力.求:
(1)B、E两点间的距离;
(2)滑块从B点沿半圆形轨道运动到D点的过程中客服轨道摩擦力所做的功.

分析 (1)滑块D到E的过程做平抛运动,将运动进行分解,根据平抛运动的规律求解B、E两点间的距离;
(2)对滑块从A到D的过程,运用动能定理求克服服轨道摩擦力所做的功.

解答 解:(1)设滑块从D点飞出时的速度为vD,由题有:vD=$\sqrt{gR}$.
从D点运动到E点时间为t,滑块从D点飞出后做平抛运动,则
竖直方向:2R=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
水平方向:x=vDt
解得:x=2R
(2)从A到D,由动能定理得:
-μmg•3R-mg•2R-Wf=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$
将vA=3$\sqrt{gR}$,vD=$\sqrt{gR}$,μ=0.5代入解得:Wf=0.5mgR
答:
(1)B、E两点间的距离是2R;
(2)滑块从B点沿半圆形轨道运动到D点的过程中克服轨道摩擦力所做的功是0.5mgR.

点评 本题是平抛运动和动能定理的综合应用,关键要把握每个过程的物理规律,知道动能定理是求变力做功常用的方法.

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