Question

【題目】如圖所示，粗糙水平地面與半徑為R = 0.5m的粗糙半圓軌道BCD相連接，且在同一豎直平面內，O是BCD的圓心，BOD在同一豎直線上。質量為m = 1kg的小物塊在水平恒力F = 15N的作用下，由靜止開始從A點開始做勻加速直線運動，當小物塊運動到B點時撤去F，小物塊沿半圓軌道運動恰好能通過D點，已知A、B間的距離為3m，小物塊與地面間的動摩擦因數為0.3，重力加速度g = 10m/s2。求：

（1）小物塊運動到B點時對圓軌道B點的壓力大��；

（2）小物塊離開D點后落到地面上的點與B點之間的距離；

（3）小物塊從B點到D點的過程中粗糙軌道對其所做的功。

Answer 1

【答案】(1) 154N (2) 1m (3)

【解析】

(1) 小物塊在水平面上從A運動到B過程中，根據動能定理有：

在B點，以物塊為研究對象，根據牛頓第二定律得：

聯立解得小物塊運動到B點時軌道對物塊的支持力為：

N=154N

由牛頓第三定律可得，小物塊運動到B點時對圓軌道B點的壓力大小為：

N′=N=154N

(2) 因為小物塊恰能通過D點，所以在D點小物塊所受的重力等于向心力，即：

可得：

設小物塊落地點距B點之間的距離為x，下落時間為t，根據平拋運動的規律有：

x=vDt，

解得：

x=2R=1m

(3) 從B點到D點的過程中，根據動能定理可知

解得：