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如图所示,位于竖直面内的曲线轨道的最低点B的切线沿水平方向,且与一位于同一竖直面...

如图所示,位于竖直面内的曲线轨道的最低点B的切线沿水平方向,且与一位于同一竖直面内、半径R=0.40m的光滑圆形轨道平滑连接.现有一质量m=0.10kg的滑块(可视为质点),从位于轨道上的A点由静止开始滑下,滑块经B点后恰好能通过圆形轨道的最高点C.已知A点到B点的高度h=1.5m,重力加速度g=10m/s2,空气阻力可忽略不计,求:
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块通过圆形轨道B点时对轨道的压力大小;
(3)滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功.

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(1)滑块经B点后恰好能通过圆形轨道的最高点C,即在C点滑块所受轨道的压力为零,根据牛顿第二定律求出滑块通过C点的速度. (2)对B到C段研究,运用机械能守恒定律求出B点的速度,结合牛顿第二定律求出滑块在B点所受的支持力大小,从而求出滑块对轨道的压力. (3)对A到B段运用动能定理,求出克服摩擦力做的功. 解;(1)因滑块恰能通过C点,即在C点滑块所受轨道的压力为零,其只受到重力的作用. 设滑块在C点的速度大小为vC,根据牛顿第二定律,对滑块在C点有 mg= 解得vC==2.0m/s (2)设滑块在B点时的速度大小为vB,对于滑块从B点到C点的过程,根据机械能守恒定律有 mvB2=mvC2+mg2R 滑块在B点受重力mg和轨道的支持力FN,根据牛顿第二定律有 FN-mg= 联立上述两式可解得  FN=6mg=6.0N 根据牛顿第三定律可知,滑块在B点时对轨道的压力大小FN′=6.0N (3)设滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功为Wf,对于此过程,根据动能定律有  mgh-Wf=mvB2 解得Wf=mgh-mvB2=0.50J 答:(1)滑块通过C点时的速度大小为2m/s. (2)滑块通过圆形轨道B点时对轨道的压力大小为6.0N. (3)滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功0.50J.
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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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