如圖所示,半徑R=0.4m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內,軌道的上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ=...
問題詳情:
如圖所示,半徑R=0.4 m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內,軌道的上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ=30°,下端點C為軌道的最低點且與粗糙水平面相切,一根輕質*簧的右端固定在豎直擋板上.質量m=0.1 kg的小物塊(可視為質點)從空中A點以v0=2 m/s的速度被水平丟擲,恰好從B點沿軌道切線方向進入軌道,經過C點後沿水平面向右運動至D點時,*簧被壓縮至最短,C、D兩點間的水平距離L=1.2 m,小物塊與水平面間的動摩擦因數μ=0.5,g取10 m/s2.求:
(1)小物塊經過圓弧軌道上B點時速度vB的大小;
(2)小物塊經過圓弧軌道上C點時對軌道的壓力大小;
(3)*簧的**勢能的最大值Epm.
【回答】
解:(1)小物塊恰好從B端沿切線方向進入軌道υB= V0/sinθ=4 m/s(2分)
(2)小物塊由B運動到C,據機械能守恆有mgR(1+sinθ)= (mυC2-mυB2)/2(2分)
在C點處,據牛頓第二定律有NC′- mg = mV2/R (2分)
解得NC′= 8 N (1分)
根據牛頓第三定律,小物塊經過圓弧軌道上C點時對軌道壓力大小NC為8 N (1分)
(3)小物塊從B運動到D,據能量關係有
EPm= (mυB2)/2+mgR(1+sinθ)-μmgL=0.8J(4分)
知識點:機械能守恆定律單元測試
題型:綜合題
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