如图所示,滑块质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,它以v0=3的初速度由A点开始向B点滑行,AB=5R,并滑上光滑的半径为R的四分之一圆弧BC,在C点正上方有

发布时间:2020-08-07 20:38:57

如图所示,滑块质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,它以v0=3的初速度由A点开始向B点滑行,AB=5R,并滑上光滑的半径为R的四分之一圆弧BC,在C点正上方有一旋转平台,沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q,旋转时两孔均能达到C点的正上方.?求:
(1)滑块运动到B点做圆周运动时,对轨道的压力为多大?
(2)若滑块滑过C点后通过P孔,又恰能从Q孔落下,滑块通过P孔时的速度为v,则平台转动的角速度ω应满足什么条件?

网友回答

解:(1)从A到B过程中,由动能定理得:
-μmgAB=mvB2-mv02,
在B点,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m,
解得:FN=9mg,
由牛顿第三定律可知,滑块对轨道的压力:
FN′=FN=9mg;
(2)滑块穿过P孔后做竖直上抛运动,
滑块再回到平台的时间t1==4,
转盘转动时间t2=(n=0、1、2、3…),
当滑块从Q孔下落时,t1=t2,
角速度ω=,(n=0、1、2、3…);
答:(1)滑块运动到B点做圆周运动时,对轨道的压力为9mg;
(2)平台转动的角速度ω应满足的条件是ω=,(n=0、1、2、3…).
解析分析:(1)由A到B由动能定理可以求出滑块到达B点时的速度,滑块在圆弧上做圆周运动,由牛顿第二定律可以求出轨道对滑块的支持力,然后由牛顿地三定律求出滑块对轨道的压力.
(2)滑块穿过P孔后做竖直上抛运动,滑块最竖直上抛运动的时间是圆周运动的半周期的奇数倍,据此求出转盘的角速度.

点评:应用动能定理与牛顿运动定律可以求滑块对轨道的压力;找出滑块竖直上抛运动的时间与圆周运动周期间的关系,是求出圆周运动角速度的关键.
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