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如图所示,在竖直平面内,粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B,...

manfen5.com 满分网如图所示,在竖直平面内,粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B,C是最低点,圆心角∠BOC=37°,D与圆心O等高,圆弧轨道半径R=1.0m,现有一个质量为m=0.2kg可视为质点的小物体,从D点的正上方E点处自由下落,DE距离h=1.6m,物体与斜面AB之间的动摩擦因数μ=0.5.取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.求:
(1)物体第一次通过C点时轨道对物体的支持力FN的大小;
(2)要使物体不从斜面顶端飞出,斜面的长度LAB至少要多长;
(3)若斜面已经满足(2)要求,物体从E点开始下落,直至最后在光滑圆弧轨道做周期性运动,在此过程中系统因摩擦所产生的热量Q的大小.
(1)由机械能守恒可求得物体在C点的速度,C点物体做圆周运动,则由牛顿第二定律充当向心力可求得支持力; (2)要使物体不飞出,则到达A点时速度恰为零,则由动能定理可求得AB的长度; (3)由于摩擦力小于重力的分力,则物体不会停在斜面上,故最后物体将稳定在C为中心的圆形轨道上做往返运动,由功能关系可求得热量Q. 【解析】 (1)物体从E到C,由机械能守恒得:mg(h+R)=mvc2;     ① 在C点,由牛顿第二定律得:FN-mg=m  ② 联立①、②解得支持力 FN=12.4N         ③ (2)从E~D~C~B~A过程,由动能定理得 WG-Wf=0                           ④ WG=mg[(h+Rcos37°)-LABsin37°]⑤ Wf=μmgcos37°LAB                  ⑥ 联立、④、⑤、⑥解得 斜面长度至少为:LAB=2.4m       ⑦ (3)因为,mgsin37°>μmgcos37°(或μ<tan37°) 所以,物体不会停在斜面上.物体最后以C为中心,B为一侧最高点沿圆弧轨道做往返运动. 从E点开始直至稳定,系统因摩擦所产生的热量 Q=△EP                         ⑧ △EP=mg(h+Rcos37°)     ⑨ 联立⑥、⑦解得Q=4.8J    ⑩ 在运动过程中产生热量为4.8J.
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考点分析:
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如图甲所示,水平地面上有一块质量M=1.6kg,上表面光滑且足够长的木板,受到大小F=10N、与水平方向成37°角的拉力作用,木板恰好能以速度v=8m/s水平向右匀速运动.现有很多个质量均为m=0.5kg的小铁块,某时刻在木板最右端无初速地放上第一个小铁块,此后每当木板运动L=1m时,就在木板最右端无初速地再放上一个小铁块.取g=10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6.
(1)求木板与地面间的动摩擦因数μ;
(2)求第一个小铁块放上后,木板运动L时速度的大小v1
(3)请在图乙中画出木板的运动距离x在0≤x≤4L范围内,木板动能变化量的绝对值|△EK|与x的关系图象(不必写出分析过程,其中0≤x≤L的图象已画出).

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(1)求常量k,并在图中画出弹力F随x变化的示意图;
(2)求在比赛动作中,运动员离开床面后上升的最大高度hm
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(1)求舰载机到达倾斜跑道末端时的速度大小;
(2)为了使舰载机在倾斜跑道的末端达到起飞速度100m/s,外界还需要在整个水平轨道对舰载机施加助推力,求助推力F的大小.

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(2)汽车所能达到的最大速率;
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(1)滑块到A处的速度大小.
(2)不计滑块在A处的速率变化,滑块冲上斜面的长度是多少?
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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