题目内容

.如图所示,粗糙水平地面与半径为R的光滑半圆轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O是BCD的圆心,BOD在同一竖直线上。质量为m的小物块在水平恒力F的作用下,由静止开始做匀加速直线运动,小物块与水平地面间的动摩擦因数为μ。当小物块运动到B点时撤去F,小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点。求:

  (1)小物块在水平地面上运动时的加速度;

  (2)小物块运动到B点时的速度;

  (3)小物块离开D点后落到地面上的点与B点之间的距离。

(1)(2) (3)


解析:

(1)小物块在水平面上运动时的受力情况如右图所示。根据牛顿第二定律有

               

               

又因为         

    所以                                  

    (2)因为小物块恰好能通过D点,所以在D点小物块所受重力等于向心力,即:

                   

    所以           

    因为小物块由B点运动到D点的过程中机械能守恒,则有

                   

    所以                                    

    (3)设小物块落地点距B点之间的距离为x,下落时间为t

    根据平抛运动的规律

                   

                  

所以                                      

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