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如图所示,水平轨道AB与位于竖直面内半径为R=0.90m的半圆形光滑轨道BCD相...

如图所示,水平轨道AB与位于竖直面内半径为R=0.90m的半圆形光滑轨道BCD相连,半圆形轨道的BD连线与AB垂直.质量为m=1.0kg可看作质点的小滑块在恒定外力F作用下从水平轨道上的A点由静止开始向右运动,物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.5.到达水平轨道的末端B点时撤去外力,小滑块继续沿半圆形轨道运动,且恰好能通过轨道最高点D,滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到A点.g取10m/s2,求:
(1)滑块经过B点进入圆形轨道时对轨道的压力大小
(2)滑块在AB段运动过程中恒定外力F的大小.

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(1)物体恰好通过最高点,意味着在最高点是轨道对滑块的压力为0,即重力恰好提供向心力,这样我们可以求出vD,在从B到D的过程中质点仅受重力和轨道的支持力,而轨道的支持力不做功,共可以根据动能定理求出物体在B的速度,在B点根据支持力和重力的合力提供向心力得出物体在B点所受的支持力; (2)物体从A向B运动过程中所拉力和摩擦力,F-μmg=ma,要求F,需知物体的加速度a,根据v2B=2aSAB可知要求a需知s,从D到A物体做平抛运动,从而求出s. 【解析】 (1)小滑块恰好通过最高点,则有:mg=m 设滑块到达B点时的速度为vB,滑块由B到D过程由动能定理有: -2mgR=mv2D-mv2B 对B点有:FN-mg=m 代入数据得:FN=60 N 由牛顿第三定律知滑块在B点对轨道的压力为60 N,方向竖直向下. (2)滑块从D点离开轨道后做平抛运动,则在竖直方向有:2R=gt2 在水平方向有:SAB=vDt 滑块从A运动到B做匀变速直线运动,故有:v2B=2aSAB 由牛顿第二定律有:F-μmg=ma 代入数据得:F=17.5 N 故滑块在AB段运动过程中恒定外力F大小为17.5N.
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考点分析:
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①如图乙所示,用游标卡尺可测得小钢球的直径:d=______cm;实验时将小钢球从图示位置由静止释放,由数字计时器读出小球通过光电门的时间△t=1.2×10-2s,则小球经过光电门时的瞬时速度为______m/s(保留2位有效数字).
②在本次实验中还必须测量的物理量是______(请用文字说明并用相应的字母表示).
③本实验通过比较____________(用以上所测量的物理量符号表示),在实验误差允许的范围内相等,就可以验证小球机械能守恒.
(2)某同学利用如图所示装置探究“加速度和力、质量的关系”的实验中,测得滑块的加速度a和拉力F的数据如表所示:
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F/N0.200.300.400.500.60
a/0.110.190.290.400.51
①根据表中的数据在图所示的坐标中作出a-F图象;
②滑块质量为______ kg.
③图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是______
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C.当船头垂直河岸横渡时,船的位移最小,是100m
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A.物资投出后经过6 s到达地面目标
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D.应在距地面目标水平距离180 m处投出物资
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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