题目内容

10.如图所示,半径R=0.6m的光滑圆弧轨道BCD与足够长的粗糙轨道DE在D处平滑连接,O为圆弧轨道BCD的圆心,C点为圆弧轨道的最低点,半径OB、OD与OC的夹角分别为53°和37°.将一个质量m=0.5kg的物体(视为质点)从B点左侧高为h=0.8m处的A点水平抛出,恰从B点沿切线方向进入圆弧轨道.已知物体与轨道DE间的动摩擦因数μ=0.8,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)物体水平抛出时的初速度大小v0
(2)物体在轨道DE上运动的路程s.

分析 (1)物体做平抛运动时,由自由落体运动的规律求出物体落在B点时的竖直分速度,然后应用运动的合成与分解求出物体的初速度大小v0
(2)由于mgsin37°<μmgcos37°,物体在DE向上匀减速到零后不会下滑,对A到DE段最高点的过程,由动能定理列式求解.

解答 解:(1)物体在抛出后竖直方向做自由落体运动,由平抛运动规律知:vy2=2gh
解得,物体落在B点时的竖直分速度为:vy=4m/s
则初速度为:v0=vytan37°=3m/s
(2)因mgsin37°<μmgcos37°,物体在DE向上匀减速到零后不会下滑,对从A至DE段最高点的过程,由动能定理有:
mg(h+Rcos37°-Rcos53°-Ssin37°)=0-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
代入数据可解得在轨道DE上运动通过的路程为:S=$\frac{137}{124}$m≈1.1m
答:(1)物体水平抛出时的初速度大小v0是3m/s.
(2)物体在轨道DE上运动的路程s是1.1m.

点评 本题关键是分析清楚物体的运动情况,然后根据动能定理、平抛运动知识解题.此类问题要注意明确过程分析,分段应用动能定理或机械能守恒列式求解.

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