Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量m＝0.3kg的小物塊以初速度v0＝4m/s水平向右拋出，恰好從A點(diǎn)沿著圓弧的切線方向進(jìn)入光滑圓弧軌道．圓弧軌道的半徑為R＝3.75m，B點(diǎn)是圓弧軌道的最低點(diǎn)，圓弧軌道與水平軌道BD平滑連接，A與圓心O的連線與豎直方向成37°角．MN是一段粗糙的水平軌道，小物塊與MN間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，軌道其他部分光滑．最右側(cè)是一個(gè)半徑為r＝0.4 m的光滑半圓弧軌道，C點(diǎn)是半圓弧軌道的最高點(diǎn)，半圓弧軌道與水平軌道BD在D點(diǎn)平滑連接．已知重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8；

(1)求小物塊經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)速度大小；

(2)求小物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小；

(3)若小物塊恰好能通過(guò)C點(diǎn)，求MN的長(zhǎng)度L.

Answer 1

【答案】(1)vA＝5 m/s (2)6.2 N (3) L′＝10m

【解析】

(1)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有

v0＝vAcos 37°

得經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度大小

vA＝5 m/s

(2)小物塊從A點(diǎn)到B點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律

＋mg(R－Rcos 37°)＝

小物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有

FN－mg＝

解得

FN＝6.2 N

根據(jù)牛頓第三定律，小物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小是6.2 N

(3)小物塊剛好能通過(guò)C點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有

mg＝

解得

vC′＝2 m/s

從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理有

－μmgL′－2mgr＝mvC′2－

解得

L′＝10 m