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在竖直平面内有一半径为R的圆形区域,AB、CD分别为水平、竖直的两个直径,BM、...

在竖直平面内有一半径为R的圆形区域,AB、CD分别为水平、竖直的两个直径,BM、MN、ND三段弧长相等.有一个长度为四分之一圆的竖直圆弧轨道,半径也是R,圆心在C点,轨道下端在O点与AB相切.
(1)一小滑块从轨道上端P点由静止滑下,若摩擦力的平均值为滑块重力的K倍,重力加速度大小为g,求滑块从O点滑出时的速度大小.
(2)若不计摩擦,滑块仍由静止从轨道上释放,要求滑块离开O点后能落到在圆的MN圆弧上(包括M、N两点),求释放的位置距圆心O的竖直高度.(要求结果用R表示)

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(1)小滑块由P到O的过程中,重力和摩擦力做功,根据动能定理求出滑块从O点滑出时的速度大小. (2)若不计摩擦,滑块仍由静止从轨道上释放,滑块的机械能守恒,即可求出释放的位置距圆心O的竖直高度与滑块到O点的速度关系,由平抛运动的规律得到水平和竖直方向分位移与初速度的关系.如图,三段弧对的圆心角都是30°,为落在MN上,竖直位移应y=Rcos30°≤y≤Rsin30°,联立解得高度. 【解析】 (1)滑块由P到O的过程,由动能定理得:mgR-kmg=       得:v=                 (2)根据机械能守恒得:mgh=                       从O点平抛后:   水平方向 x=vt                           竖直方向 y=                           得:                                   如图,三段弧对的圆心角都是30°,为落在MN上, 当y=Rcos30°=时,有x≥Rsin30°=        当y=Rsin30°=时,有 x≤Rcos30°=       由以上得:                             答: (1)滑块从O点滑出时的速度大小是x. (2)释放的位置距圆心O的竖直高度是.
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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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