11.如图9所示.AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R.一个质量为m的物体(可以看做质点)从直轨道上的P点由静止释放,结果它能在两轨道间做往返运动.已知P点与圆弧的圆心O等高,物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ.求:

(1)物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程;

(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E时,对圆弧轨道的压力;

(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D,释放点距B点的距离L′应满足什么条件.

解析:(1)因为摩擦始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.

对整体过程由动能定理得

mgR·cosθμmgcosθ·x=0

所以总路程为x=.

(2)对BE过程

mgR(1-cosθ)=mvE2                                                                                      

FNmg=                                                 ②

由①②得对轨道压力:FN=(3-2cosθ)mg.

(3)设物体刚好到D点,则

mg=                                                     ③

对全过程由动能定理得

mgL′sinθμmgcosθ·L′-mgR(1+cosθ)=mvD2                                             

由③④得应满足条件:L′=·R.

答案:(1) (2)(3-2cosθ)mg

(3)L′至少为·R

10.(2010·浙江理综)在一次国际城市运动会中,要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发,沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B点后水平滑出,最后落在水池中.设滑道的水平距离为LB点的高度h可由运动员自由调节(取g=10 m/s2).求:

(1)运动员到达B点的速度与高度h的关系.

(2)运动员要达到最大水平运动距离,B点的高度h应调为多大?对应的最大水平距离Lmax为多少?

(3)若图中H=4 m,L=5 m,动摩擦因数μ=0.2,则水平运动距离要达到7 m,h值应为多少?

解析:(1)设斜面长度为L1,斜面倾角为α,根据动能定理得

mg(Hh)-μmgL1cosαmv02                                                                  

mg(Hh)=μmgL+mv02                                                                      

v0=.                                         ③

(2)根据平抛运动公式

xv0t                                                   

hgt2                                                                                                     

由③-⑤式得x=2                                ⑥

由⑥式可得,当

h=(HμL)

LmaxL+HμL.

(3)在⑥式中令x=2 m,H=4 m,L=5 m,μ=0.2,

则可得到:-h2+3h-1=0

求出h1= m=2.62 m,h2= m=0.38 m.

答案:(1)v0

(2)(HμL) L+HμL

(3) m(或2.62 m)  m(或0.38 m)

图9

 0  139129  139137  139143  139147  139153  139155  139159  139165  139167  139173  139179  139183  139185  139189  139195  139197  139203  139207  139209  139213  139215  139219  139221  139223  139224  139225  139227  139228  139229  139231  139233  139237  139239  139243  139245  139249  139255  139257  139263  139267  139269  139273  139279  139285  139287  139293  139297  139299  139305  139309  139315  139323  447348 

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