题目内容
(15分)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
4.30m、
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:
⑴小滑块第一次到达D点时的速度大小;
⑵小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔;
⑶小滑块最终停止的位置距B点的距离。
(15分)
解:(1)小物块从A→B→C→D过程中,由动能定理得
(3分)
将
、
、s、
、g代入得:
=3m/s (2分)
(2)小物块从A→B→C过程中,由动能定理得
(1分)
将
、s、
、g代入得:
=6m/s (1分)
小物块沿CD段上滑的加速度大小
=![]()
=6m/s2 (1分)
小物块沿CD段上滑到最高点的时间
=1s (1分)
由于对称性可知小物块从最高点滑回C点的时间
=1s
故小物块第一次与第二次通过C点的时间间隔
=2s (1分)
(3)对小物块运动全过程利用动能定理,设小滑块在水平轨道上运动的总路程为
有:
(2分)
将
、
、g代入得
=8.6m (2分)
故小物块最终停止的位置距B点的距离为2s-
=1.4m (1分)