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附加题 如图,竖直放置的斜面AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切,C为圆弧...

附加题
如图,竖直放置的斜面AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切,C为圆弧最低点,圆弧半径为R,圆心O与A、D在同一水平面上,∠COB=θ.现有一个质量为m的小物体从A点无初速滑下,已知小物体与斜面间的动摩擦因数为μ,求:
(1)小物体在斜面上滑行的总路程;
(2)小物体通过C点时,对C点的最大压力和最小压力.

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(1)由几何知识得知,斜面的倾角等于30°.物体从A点无初速度滑下后,由于克服摩擦力做功,物体在斜面上运动时机械能不断减小,到达的最大高度越来越小,最终在BE圆弧上来回运动,到达B点的速度为零.物体在斜面上运动时摩擦力大小为μmgcosθ,总是做负功,滑动摩擦力做的总功与总路程成正比,根据动能定理求解总路程. (2)当物体第一次经过C点时,速度最大,对C点的压力最大,当最后稳定后,物体在BE之间运动时,经过C点时速度最小,物体对C点的压力最小,根据动能定理求出最大速度和最小速度,再由牛顿运动定律求解最大压力和最小压力. 【解析】 (1)设物体在斜面上滑行的总路程为S.对物体从A到B(或E)的过程,应用动能定理得      mgRcosθ-μmgcosθS=0 解得   S= (2)当物体第一次经过C点时,速度最大,设为vC1.由几何知识得到,AB的长度AB=Rcotθ 对A到C过程,由动能定理得     mgR-μmgcosθRcotθ= 设轨道对物体的支持力F1,由牛顿第二定律得    F1-mg=m  联立解得F1=3mg-2μmgcosθcotθ  当最后稳定后,物体在BE之间运动时,设物体经过C点的速度为vC2,由动能定理得    mgR(1-cosθ)= 设轨道对物体的支持力F2,由牛顿第二定律得    F2-mg=m 联立解得  F2=3mg-2mgcosθ 由牛顿第三定律可知,物体对C点的最大压力为3mg-2μmgcosθcotθ, 最小压力为3mg-2mgcosθ 答:(1)小物体在斜面上滑行的总路程是;    (2)物体对C点的最大压力为3mg-2μmgcosθcotθ,最小压力为3mg-2mgcosθ.
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考点分析:
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(3)如果再测出滑块振动的振幅为A,利用资料上提供的两个公式及测出的物理量表示出系统振动过程中弹簧的最大弹性势能Ep=   
通过本实验,如果Ek=Ep,也就验证了弹簧的弹性势能公式的正确性.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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