题目内容

【题目】如图甲所示,一倾角为37°,长L=3.75 m的斜面AB上端和一个竖直圆弧形光滑轨道BC相连,斜面与圆轨道相切于B处,C为圆弧轨道的最高点。t=0时刻有一质量m=1 kg的物块沿斜面上滑,其在斜面上运动的v–t图象如图乙所示。已知圆轨道的半径R=0.5 m。(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:

(1)物块与斜面间的动摩擦因数μ;

(2)物块到达C点时对轨道的压力FN的大小;

(3)试通过计算分析是否可能存在物块以一定的初速度从A点滑上轨道,通过C点后恰好能落在A点。如果能,请计算出物块从A点滑出的初速度;如不能请说明理由。

【答案】(1)μ=0.5 (2) F'N=4 N (3)

【解析】

由图乙的斜率求出物块在斜面上滑时的加速度,由牛顿第二定律求动摩擦因数;由动能定理得物块到达C点时的速度,根据牛顿第二定律和牛顿第三定律求出)物块到达C点时对轨道的压力FN的大小;物块从C到A,做平抛运动,根据平抛运动求出物块到达C点时的速度,物块从A到C,由动能定律可求物块从A点滑出的初速度;

解:(1)由图乙可知物块上滑时的加速度大小为

根据牛顿第二定律有:

解得

(2)设物块到达C点时的速度大小为vC,由动能定理得:

在最高点,根据牛顿第二定律则有:

解得:

由根据牛顿第三定律得:

物体在C点对轨道的压力大小为4 N

(3)设物块以初速度v1上滑,最后恰好落到A点

物块从C到A,做平抛运动,竖直方向:

水平方向:

解得,所以能通过C点落到A点

物块从A到C,由动能定律可得:

解得:

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