如图所示,在竖直平面内有半径为R=0.2m的光滑[1/4]圆弧AB,圆弧B处的切线水平,O点在B点的正下方,B点高度为h

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  • 解题思路:(1)对N到A过程运用动能定理,求出初速度的大小.

    (2)根据动能定律求出滑块在B点时的速度,结合牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出滑块对圆弧的压力大小.

    (3)根据牛顿第二定律和运动学公式求出离开木板的速度,结合高度求出平抛运动的时间,从而得出水平位移的表达式,通过数学知识求出△L为多少时,落地点距离O点最远.

    (1)由动能定理可知:μmgL+mgR=

    1

    2mv02

    代入数据解得:v0=2

    2m/s.

    (2)根据动能定理有:−μmgL=

    1

    2mvB2−

    1

    2mv02

    由向心力公式可知:F−mg=m

    vB2

    R

    联立解得:F=30 N

    由牛顿第三定律知:滑块滑至B点时对圆弧的压力为30 N,方向竖直向下.

    (3)由牛顿第二定律可知:μmg=ma

    根据平抛运动规律有:h=

    1

    2gt2

    解得:t=

    2h

    g=0.4s.

    由运动学公式可知:v02−v2=2a(L−△L)

    v=

    v02−2μg(L−△L)=2

    △L.

    由平抛运动规律和几何关系:xOP=L-△L+v•t=1-△L+0.8

    △L=1−(

    △L)2−0.8

    △L

    解得当

    △L=0.4时,△L=0.16 m时,xOP最大.

    答:(1)滑块从N点滑到板上时初速度的速度大小为2

    2m/s;

    (2)从A点滑回到圆弧的B点时对圆弧的压力为30N.

    (3)△L=0.16 m时,xOP最大.

    点评:

    本题考点: 动能定理;向心力.

    考点点评: 本题考查了动能定理、牛顿定律和运动学公式的综合,涉及到圆周运动、平抛运动、匀变速直线运动,综合性较强,对于这类题型,关键理清物块的运动规律,选择合适的规律进行求解.