如图所示,一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径r=0.40m,轨道在C处与动摩擦因数μ=0.20的水平地面相切.在水平地面的D点放一静止的质量m=1.0kg的小物块,现给它施加一水平向左的恒力F,当它运动到C点时,撤去恒力F,结果小物块恰好通过A点而不对A点产生作用力.已知CD间的距离s=1.0m,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)小物块通过A点时的速度大小;(2)恒力F的大小.
问题描述:
如图所示,一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径r=0.40m,轨道在C处与动摩擦因数μ=0.20的水平地面相切.在水平地面的D点放一静止的质量m=1.0kg的小物块,现给它施加一水平向左的恒力F,当它运动到C点时,撤去恒力F,结果小物块恰好通过A点而不对A点产生作用力.已知CD间的距离s=1.0m,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小物块通过A点时的速度大小;
(2)恒力F的大小.
答
(1)小物块恰好通过最高点A,则有:mg=mv2Ar则设物块到达A点时的速度为 vA=gr=2m/s(2)物体从D向A运动过程中,由动能定理得 Fs-mg•2r-fs=12mv2A又f=μN=μmg联立解得,F=11N答:(1)小物块通...
答案解析:(1)本题应抓住小物块恰好通过最高点这个条件进行分析.小物块恰好通过A点时,轨道对滑块的压力为0,即重力恰好提供向心力,这样可以由牛顿第二定律物块经过A点时的速度vA;(2)物体从D向A运动过程中,拉力、摩擦力和重力做功,根据动能定理列式,即可求出F的大小.
考试点:动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.
知识点:本题中物体恰好通过D点是本题的突破口,运用牛顿第二定律求解速度;对于全过程,运用动能定理可以列式求得恒力F,基本题.