如图所示,AB和CD为半径为R=1m的1/4圆弧形光滑轨道,BC为一段长2m的水平轨道.质量为2kg

发布时间:2021-03-10 12:37:45

如图所示,AB和CD为半径为R=1m的1/4圆弧形光滑轨道,BC为一段长2m的水平轨道.质量为2kg的物体从轨道A端由静止释放,若物体与水平轨道BC间的动摩擦因数为0.1,试求:(l)物体第1次沿CD弧形轨道可上升的最大高度.(2)物体最终停下来的位置与B点的距离.(3)如果物体的质量是4千克,则物体最终停下来的位置与B点的距离.

网友回答

(1)设物体沿CD圆弧能上滑的最大高度为h,则此过程由动能定理可得:
mg(R-h)-μmgxBC=0-0,解得
h=0.8m;
(2)设物体在BC上滑动的总路程为s,则从下滑到静止的全过程由动能定理可得:mgR-μmgs=0-0,
解得s=10m;
即物体在BC上要来回滑动10m,一次来回滑动4m,
故物体可完成2.5次的来回运动,最终停在C处,
即离B点的距离为2m.
(3)运动情况不受影响,物体依然停留在C点,所以离B点的距离为2m
答:(l)物体第1次沿C D弧形轨道可上升的最大高度是0.8m
(2)物体最终停下来的位置与B点的距离是2m.
(3)如果物体的质量是4千克,则物体最终停下来的位置与B点的距离为2m.
======以下答案可供参考======
供参考答案1:
1)物体第一次沿CD弧形轨道上升之前通过了一次BC,此过程摩擦力做功使机械能减少
物体对地面压力N=mg=20N
所以摩擦力f=μN=2N
因为BC长2m,所以摩擦力做功4J,即动能减少4J
利用机械能守恒,Ek=mgH,Ek=4时H=0.2
可以得到减少这4J动能相当于使物体上升的最大高度降低0.2m
所以第一次沿CD上升可以上升1-0.2=0.8m
2)物体在A端释放时总能量为E=mgr=20J
由1)已经得到每完全通过一次BC则动能减少4J,所以20J的初能量恰好可以通过5次BC,即最后停到C点,与B点距离为2m
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