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如图所示,倾角θ=60°的粗糙平直导轨与半径为R的光滑圆环轨道相切,切点为B,轻...

如图所示,倾角θ=60°的粗糙平直导轨与半径为R的光滑圆环轨道相切,切点为B,轻弹簧一端固定,自由端在B点,整个轨道处在竖直平面内.现将一质量为m的小滑块(视为质点)紧靠且压缩弹簧,并从导轨上离水平地面高h=manfen5.com 满分网R的A处无初速下滑进入圆环轨道,恰能到达圆环最高点D,不计空气阻力.滑块与平直导轨之间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度大小为g.求:
(1)滑块运动到圆环最高点D时速度υD的大小;
(2)滑块运动到圆环最低点时受到圆环轨道支持力N的大小;
(3)滑块在A处时弹簧的弹性势能Ep

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(1)滑块恰能到达圆环最高点D,说明滑块在D点时重力恰好提供向心力,根据向心力公式即可求解; (2)小滑块从C→D,由机械能守恒定律求得C点速度,在C点,根据牛顿第二定律求得轨道支持力; (3)根据几何关系求得AB之间的长度,从A→C,根据能量守恒定律即可求解. 【解析】 (1)滑块恰能到达圆环最高点D,说明滑块在D点时重力恰好提供向心力,即 mg=m                     得:υD=                       (2)小滑块从C→D,由机械能守恒定律得 mυC2= mυD2+mg•2R         υC =                      在C点,根据牛顿第二定律,有 N-mg=m                 得     N=6mg                       (3)AB之间长度 L==R    平直导轨对滑块的滑动摩擦力 f=μmgcosθ=mg              从A→C,根据能量守恒定律有 mυC2+fL=EP+mgh 解得: 答:(1)滑块运动到圆环最高点D时速度υD的大小为; (2)滑块运动到圆环最低点时受到圆环轨道支持力N的大小为6mg; (3)滑块在A处时弹簧的弹性势能Ep为.
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考点分析:
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D.360m
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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