Question

如下圖所示的木板由傾斜部分和水平部分組成，兩部分之間由一段圓弧面相連接．在木板的中間有位于豎直面內(nèi)的光滑圓槽軌道，斜面的傾角為θ.現(xiàn)有10個(gè)質(zhì)量均為m、半徑均為r的均勻剛性球，在施加于1號(hào)球的水平外力F的作用下均靜止，力F與圓槽在同一豎直面內(nèi)，此時(shí)1號(hào)球球心距它在水平槽運(yùn)動(dòng)時(shí)的球心高度差為h.現(xiàn)撤去力F使小球開始運(yùn)動(dòng)，直到所有小球均運(yùn)動(dòng)到水平槽內(nèi)．重力加速度為g.求：

(1)水平外力F的大小；

(2)1號(hào)球剛運(yùn)動(dòng)到水平槽時(shí)的速度；

(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，2號(hào)球?qū)?號(hào)球所做的功．

 

Answer 1

【答案】

(1)10mgtan θ　(2) 　(3)9mgrsin θ

【解析】

試題分析：(1)以10個(gè)小球整體為研究對(duì)象，由力的平衡條件可得

得F＝10mgtan θ.

(2)以1號(hào)球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得

解得

(3)撤去水平外力F后，以10個(gè)小球整體為研究對(duì)象，利用機(jī)械能守恒定律可得：

解得

以1號(hào)球?yàn)檠芯繉?duì)象，由動(dòng)能定理得

得W＝9mgrsin θ.

考點(diǎn)：動(dòng)能定理的應(yīng)用；共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用；機(jī)械能守恒定律．

點(diǎn)評(píng)：本題解題關(guān)鍵有兩個(gè)：一要選擇研究對(duì)象，二是明確解題規(guī)律．當(dāng)10個(gè)球都在斜面上下滑時(shí)，相互間沒有作用力，機(jī)械能守恒．