如图所示,半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另一端点C为轨道的最低点.C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板,木板质量M=1kg,上表面与C点等高.质量m=1kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0=1.2m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与路面间的动摩擦因数μ2=0.05,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10m/s2.试求:(1)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力;(2)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,则木板至少多长才能使物块不从木板上滑下?整个过程中有多少机械能损失?

问题描述:

如图所示,半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另一端点C为轨道的最低点.C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板,木板质量M=1kg,上表面与C点等高.质量m=1kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0=1.2m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与路面间的动摩擦因数μ2=0.05,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10m/s2.试求:

(1)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力;
(2)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,则木板至少多长才能使物块不从木板上滑下?整个过程中有多少机械能损失?


答案解析:(1)物块从A到B做平抛运动,由平抛规律可求得B点的速度;由机械能守恒可求得C点的速度;由向心力公式可求得物块在C点受到的支持力,由牛顿第三定律可求得对轨道的压力;
(2)由牛顿第二定律可求得物块和木板的加速度,要使物块不掉下去,两物体最后应达到相同速度并且刚好到达最右端,由运动学公式可求得木板的长度.
考试点:向心力;牛顿第二定律;机械能守恒定律.
知识点:本题考查了动能定理、能量守恒的综合运用,对于第二问,也可以通过动量守恒求出共同的速度,也可以根据牛顿第二定律和运动学公式求出相对运动的位移大小,结合摩擦力与相对位移的乘积等于产生热量求出热量的大小.