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如图(1)所示是根据某平抛运动轨迹制成的内壁光滑的圆管轨道,轨道上端与水平面相切...

如图(1)所示是根据某平抛运动轨迹制成的内壁光滑的圆管轨道,轨道上端与水平面相切.实验得到进入圆管上端时的水平速度v的平方和离开圆管时速度的水平分量vx的平方的关系如图(2)所示.一质量为m=0.4kg、体积很小的滑块静止在距离管口L=1m处,滑块与水平面间的动擦因数为μ=0.2.(g=10m/s2
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(1)当滑块以水平速度v=8m/s从轨道进入后,离开轨道时的水平速度是多大?
(2)用大小为F=5N的水平恒力在水平面上拉动滑块一段距离x后撤去F,要使滑块进入圆管轨道后在轨道内运动过程中水平分速度不断增大,求x的取值范围.
(3)当滑块以水平速度v=3m/s从轨道顶端进入后,当其到达轨道底部时的速度大小是多少?
(1)由图象(2)得到滑块平速度v的平方和离开圆管时速度的水平分量vx的平方的关系式,将v=8m/s代入求解离开轨道时的水平速度; (2)水平恒力在水平面上拉动滑块的过程,根据动能定理列式得到滑块进入管道时水平速度v,由图象(2)知,要使滑块进入圆管轨道后在轨道内运动过程中水平分速度不断增大,应满足0<v<4m/s,联立解出x的取值范围. (3)滑块在管道中运动过程机械能守恒,结合图象,求解到达轨道底部时的速度. 【解析】 (1)由图象(2)得  =8+ 当v=8m/s时,vx==2m/s (2)根据动能定理得   Fx- 由图象(2)知,要使滑块进入圆管轨道后在轨道内运动过程中水平分速度不断增大,应满足0<v<4m/s, 联立解得:x的取值范围为0.16m<x<0.8m (3)滑块在管道中运动过程机械能守恒,则有   =mgh+ 得   =2gh+ 解得,vx= 由图象可得 =,=8 则得 得 v===5m/s 答:(1)当滑块以水平速度v=8m/s从轨道进入后,离开轨道时的水平速度是2m/s. (2)x的取值范围为0.16m<x<0.8m. (3)滑块到达轨道底部时的速度大小是5m/s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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