题目内容
如图所示,在竖直面内有一光滑水平直轨道与半径为R=0.25 m的光滑半圆形轨道在半圆的一个端点B相切,半圆轨道的另一端点为C.在直轨道上距B为x(m)的A点,有一可看做质点、质量为m=0.1 kg的小物块处于静止状态.现用水平恒力将小物块推到B处后撤去恒力,小物块沿半圆轨道运动到C处后,恰好落回到水平面上的A点,取g=10 m/s2.求
(1)水平恒力对小物块做功W与x的关系式
(2)水平恒力做功的最小值
(3)水平恒力的最小值
答案:
解析:
解析:
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小物块从C到A的运动是平抛运动. (1)设小球在C处的速度为vC,则由C到A x=vCt (1分) y=2R=gt2 (1分) 由以上两式得vC2=(1分) 小球从A到C有WF-2mgR=mvC2(2分) 解得WF=mg(2R+)=(0.5x2+0.5)J(1分) (2)当WF最小时,物块刚好能够通过C点,此时mvC2/R=/mg(2分) 由C到A仍做平抛运动,所以vC2=仍成立 由以上两式:x=2 R(1分) 代入公式可求得恒力做功的最小值为 WFmin=(0.5+0.5×4×0.252)J=0.625 J(1分) (3)由功的公式得F=(1分) 将WF=(0.5x2+0.5)J 代入上式得F=(+0.5x)N(1分) 由数学知识可知,当=0.5x,即x=1时F最小(1分)Fmin=1 N(1分) |
练习册系列答案
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