Question

【題目】(18分)如圖所示，半徑R=0. 8m的光滑1/4圓弧軌道固定在光滑水平面上，軌道上方的A點(diǎn)有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m=1kg的小物塊。小物塊由靜止開始下落后打在圓弧軌道上的B點(diǎn)但未反彈，碰撞時(shí)間極短，此后小物塊將沿著圓弧軌道滑下。已知A點(diǎn)與軌道的圓心O的連線長也為R，且AO連線與水平方向的夾角為30°，C點(diǎn)為圓弧軌道的末端，緊靠C點(diǎn)有一質(zhì)量M=3kg的長木板，木板的上表面與圓弧軌道末端的切線相平，小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，g取10m/s2。求：

（1）小物塊剛到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度vB；

（2）小物塊沿圓弧軌道到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力FC的大小；

（3）木板長度L至少為多大時(shí)小物塊才不會(huì)滑出長木板？

Answer 1

【答案】（1），方向豎直向下 （2）（3）

【解析】試題分析：（1）由幾何關(guān)系可知，AB間的距離為R，小物塊從A到B做自由落體運(yùn)動(dòng)，

根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有……(1分)

代入數(shù)據(jù)解得， ……… (1分)

方向豎直向下 …………… (1分)

（2）設(shè)小物塊沿軌道切線方向的分速度為，因OB連線與豎直方向的夾角為，故………………(1分)

從B到C，只有重力做功，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有

…………(2分)

在C點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有…………(1分)

聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)解得…………(1分)

再根據(jù)牛頓第三定律可知小物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力……… (1分)

（3）小物塊滑到長木板上后，小物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，長木板做勻加速運(yùn)動(dòng)

小物體(1分)

(1分)

(1分)

長木板(1分)

(1分)

(1分)

又(1分)

聯(lián)立以上各式可得

代入數(shù)據(jù)解得 (1分)