如图所示,将质量为m=1kg的小物块放在长为L=1.5m的小车左端,车的上表面粗糙,物块与车上表面间动摩擦因数μ=0.5,直径d=1.8m的光滑半圆形轨道固定在水平面

发布时间:2020-08-08 12:21:56

如图所示,将质量为m=1kg的小物块放在长为L=1.5m的小车左端,车的上表面粗糙,物块与车上表面间动摩擦因数μ=0.5,直径d=1.8m的光滑半圆形轨道固定在水平面上且直径MON竖直,车的上表面和轨道最低点高度相同,为h=0.65m,开始车和物块一起以10m/s的初速度在光滑水平面上向右运动,车碰到轨道后立即停止运动,取g=10m/s2,求:

(1)小物块刚进入半圆轨道时对轨道的压力
(2)小物块落地点至车左端的水平距离.

网友回答

解:(1)车停止运动后取小物块为研究对象,设其到达车右端时的速度为v1,由动能定理得,

解得
刚进入圆轨道时,设物块受到的支持力为FN,由牛顿第二定律得,

由牛顿第三定律FN=F′N
解得F′N=10.4N,方向竖直向下
即小物块刚进入半圆轨道时对轨道的压力为10.4N.
(2)若小物块能到达圆轨道最高点,
则由机械能守恒,
解得
恰能过最高点的速度为,则,解得,
因v2>v3,故小物块从圆轨道最高点做平抛运动,
得x=4.9m
故小物块距车左端d=x-L=3.4m
即小物块落地点至车左端的水平距离为3.4m.
解析分析:(1)车停止运动后小物块由于惯性继续向右滑行,根据动能定理对减速过程列式求出末速度,再根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解;
(2)滑块从圆轨道最低点到最高点过程机械能守恒,根据守恒定律得到最高点速度,之后做平抛运动,再根据平抛运动的分位移公式列式求解出落点的位置.

点评:本题关键将小滑块的运动分割为三段小过程,即匀减速直线运动过程、圆周运动过程和平抛运动过程,然后根据动能定理、机械能守恒定律和牛顿第二定律列式求解.
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