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如圖所示,水平軌道AB與放置在豎直平面內(nèi)的1/4圓弧軌道BC相連,圓弧軌道B端的切線沿水平方向.一質(zhì)量m=1.0kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),在水平恒力F=5.0N的作用下,從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),已知A、B之間的距離s=5.5m,滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10,圓弧軌道的半徑R=0.30m,取g=10m/s2
(1)求當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的位移為2.0m時(shí)的速度大��;
(2)當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的位移為2.0m 時(shí)撤去F,求滑塊通過B點(diǎn)時(shí)對圓弧軌道的壓力大�。�
分析:(1)滑塊在水平地面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可得出加速度,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求得2.0m時(shí)的速度;
(2)對2m位置到B過程運(yùn)用牛頓第二定律求解加速度,再結(jié)合速度位移關(guān)系公式求解B點(diǎn)的速度,在B點(diǎn),重力和支持力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律列式求解支持力,結(jié)合牛頓第三定律得到壓力;
解答:解:(1)設(shè)滑塊的加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律F-μmg=ma1 …①
解得:a=
F-μmg
m
=
5-0.10×1×10
1
m/s2=4m/s2

設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)的位移為2.0m時(shí)的速度大小為v,
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2a1s1…②
解得:v=4.0m/s
(2)設(shè)撤去拉力F后的加速度大小為a2,根據(jù)牛頓第二定律 μmg=ma2 …③
解得:a2=μg=1.0m/s2,方向與速度方向相反
設(shè)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的速度大小為vB
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vB2-v2=-2a2(s-s1)…④
解得:vB=3.0m/s …⑤
設(shè)滑塊在B點(diǎn)受到的支持力為NB,
根據(jù)牛頓第二定律:NB-mg=m
vB2
R
…⑥
聯(lián)立⑤⑥式得:NB=40N
根據(jù)牛頓第三定律,滑塊通過B點(diǎn)時(shí)對圓弧軌道的壓力為40N.
答:
(1)求當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的位移為2.0m時(shí)的速度大小為4.0m/s
(2)當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的位移為2.0m 時(shí)撤去F,求滑塊通過B點(diǎn)時(shí)對圓弧軌道的壓力大小40N.
點(diǎn)評:這種直道與圓軌道,或與斜面等結(jié)合的情形是高考比較喜歡采用的方式,因此在這類題目上應(yīng)多下工夫.相關(guān)知識點(diǎn)一般是,勻變速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能定理,圓周運(yùn)動(dòng)等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,水平軌道上輕彈簧左端固定,彈簧處于自然狀態(tài)時(shí),其右端位于P點(diǎn),現(xiàn)用一質(zhì)量m=0.1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))將彈簧壓縮后釋放,物塊經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度v0=6m/s,經(jīng)過水平軌道右端Q點(diǎn)后恰好沿半圓光滑軌道的切線進(jìn)入豎直固定的圓軌道,最后物塊經(jīng)軌道最低點(diǎn)A拋出后落到B點(diǎn),若物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.15,s=4m,R=1m,A到B的豎直高度h=1.25m,取g=10m/s2.
(1)求物塊到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度大�。ūA舾枺�
(2)判斷物塊經(jīng)過Q點(diǎn)后能否沿圓周軌道運(yùn)動(dòng).簡單說明理由.
(3)若物塊從A水平拋出的水平位移大小為4m,求物塊在A點(diǎn)時(shí)對圓軌道的壓力.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,水平軌道和豎直面內(nèi)的光滑半圓軌道在B點(diǎn)連接.滑塊在恒定外力作用下從水平軌道上的A點(diǎn)由靜止出發(fā)向左運(yùn)動(dòng),到B點(diǎn)時(shí)撤去外力,滑塊恰好能通過半圓軌道最高點(diǎn)C,脫離半圓形軌道后又剛好落到原出發(fā)點(diǎn)A.試求滑塊在AB段運(yùn)動(dòng)過程中的加速度a的大�。�

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,水平軌道AB段為粗糙水平面,BC段為一水平傳送帶,兩段相切于B點(diǎn).一質(zhì)量為m=1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),靜止于A點(diǎn),AB距離為s=2m.已知物塊與AB段和BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,g取10m/s2

(1)若給物塊施加一水平拉力F=11N,使物塊從靜止開始沿軌道向右運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去拉力,物塊在傳送帶靜止情況下剛好運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),求傳送帶的長度;
(2)在(1)問中,若將傳送帶繞B點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)37°后固定(AB段和BC段仍平滑連接),要使物塊仍能到達(dá)C端,則在AB段對物塊施加拉力F應(yīng)至少多大;
(3)若使物塊以初速度v0從A點(diǎn)開始向右運(yùn)動(dòng),并仍滑上(2)問中傾斜的傳送帶,且傳送帶以4m/s速度向上運(yùn)動(dòng),要使物體仍能到達(dá)C點(diǎn),求物塊初速度v0至少多大.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,水平軌道PAB與
1
4
圓弧軌道BC相切于B點(diǎn),其中,PA段光滑,AB段粗糙,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,AB段長度L=2m,BC段光滑,半徑R=lm.輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)k=200N/m,左端固定于P點(diǎn),右端處于自由狀態(tài)時(shí)位于A點(diǎn).現(xiàn)用力推質(zhì)量m=2kg的小滑塊,使其緩慢壓縮彈簧,當(dāng)推力做功W=25J時(shí)撤去推力.已知彈簧彈性勢能表達(dá)式Ek=
1
2
kx2其中,k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量,重力加速度取g=10m/s2
(1)求推力撤去瞬間,滑塊的加速度a;
(2)求滑塊第一次到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對B點(diǎn)的壓力Fn;
(3)判斷滑塊能否越過C點(diǎn),如果能,求出滑塊到達(dá)C點(diǎn)的速度vc和滑塊離開C點(diǎn)再次回到C點(diǎn)所用時(shí)間t,如果不能,求出滑塊能達(dá)到的最大高度h.
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?安徽二模)如圖所示,水平軌道AB與半徑為R的豎直半圓形軌道BC相切于B點(diǎn).質(zhì)量為2m和m的a、b兩個(gè)小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))原來靜止于水平軌道上,其中小滑塊以與一輕彈簧相連.某一瞬間給小滑塊以一沖量使其獲得v0=3
gR
的初速度向右沖向小滑塊b,與b碰撞后彈簧不與b相粘連,且小滑塊b在到達(dá)B點(diǎn)之前已經(jīng)和彈簧分離,不計(jì)一切摩擦,求:
(1)a和b在碰撞過程中彈簧獲得的最大彈性勢能;
(2)小滑塊b經(jīng)過圓形軌道的B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力;
(3)小滑塊b最終落到軌道上何處.

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同步練習(xí)冊答案
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