关注我们

如图所示,斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C,整个装置竖直固定,D是最低点,

数学试题 05-15
如图所示,斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C,整个装置竖直固定,D是最低点,圆心角∠DOC=37°,E、B与圆心O等高,圆弧轨道半径R=0.30m,斜面长L=1.90m,AB部分光滑,BC部分粗糙.现有一个质量m=0.10kg的小物块P从斜面上端A点无初速下滑,物块P与斜面BC部分之间的动摩擦因数μ=0.75.取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力。求:
 
(1)物块通过B点时的速度大小vB;
(2)物块第一次通过C点时的速度大小vC;
(3)物块第一次通过D点后能上升的最大高度;
(4)分析说明物块最终处于什么状态。
【答案】(1);(2);(3) 0.96m;(4) 物块最终将停在BC之间的某处。
【解析】
【分析】
根据几何关系求出BC部分的长度,对AB运用动能定理,求出B点的速度,根据物体在粗糙斜面上的受力判断出物体做匀速直线运动,从而得出C点的速度;物块在光滑的CDE曲面内运动中,只有重力做功机械能守恒即可求出上升的最大高度;当物块速度逐渐减到零时,由于物块重力沿着斜面的分力Gx=0.6 N,而物块的摩擦力大小f=0.6N,受力平衡,可得出物块最终将停止在BC之间的某处。
【详解】
(1)根据几何关系得,斜面BC部分的长度为:

物块在AB段运动的过程中只有重力做功,由机械能守恒定律得:

解得:

(2)物块在BC部分滑动受到的摩擦力大小为:

物块重力沿着斜面分力

所以在BC部分物块受到的合力为0,物体做匀速直线运动,所以物块第一次通过C点时的速度
(3)物块在光滑的CDE曲面内运动中,只有重力做功机械能守恒,取D处为零势能面,设物块最多上升高度为H,由机械能守恒定律得:

解得:

(4)物块从曲面返回后进入BC段,每通过一次BC段,都会损失机械能.当物块速度逐渐减到0时,由于物块重力沿着斜面的分力Gx=0.6N,而物块的摩擦力大小f=0.6N,受力平衡,所以物块最终将停止在BC之间的某处。
【点睛】
本题主要考查了动能定理与牛顿第二定律的综合运用,运用动能定理解题关键确定出研究的过程,分析过程中有哪些力做功,再根据动能定理列式求解。
喜欢发布评论
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: