题目内容

(2012年5月南京、盐城三模)如图所示,有一个可视为质点的质量为m = 1 kg的小物块,从光滑平台上的A点以v0 = 3 m/s的初速度水平抛出,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M = 3 kg的长木板.已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数μ = 0.3,圆弧轨道的半径为R = 0.5m,C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ = 53°,不计空气阻力,取重力加速度为g=10 m/s2.求:

⑴ AC两点的高度差;

⑵ 小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;

⑶ 要使小物块不滑出长木板,木板的最小长度.

(sin53°=0.8,cos53°=0.6)

解析:⑴ 小物块在C点时的速度大小为vC = = 5 m/s,竖直分量为vCy = 4 m/s (2分)    下落高度 h = vCy2/2g = 0.8m  (2分)

⑶ 设小物块刚滑到木板左端达到共同速度,大小为v,小物块在木板上滑行的过程中,小物块与长木板的加速度大小分别为

a1 = μg = 3 m/s2,a2 =  = 1 m/s2(1分)

速度分别为v = vD–a1t,v = a2t  (1分)

对物块和木板系统,由能量守恒定律得:

μmgL = mv–(m+M) v2  (2分)

解得L = 3.625 m,即木板的长度至少是3.625 m(1分)

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