如图所示,半径R=1.25m的l/4光滑圆弧轨道AB竖直固定,其末端B切线水平,并与水平传送带相连,已知小滑块的质量为m

2个回答

  • 解题思路:(1)对全过程运用动能定理,求出滑块沿弧形槽上升的最大高度.(2)根据机械能守恒定律求出B的速度,结合牛顿第二定律求出支持力的大小.(3)为使滑块能在b轮最高点C离开传送带飞出,根据牛顿第二定律求出C点的最小速度,结合牛顿第二定律和运动学公式求出B点的最小速度,通过动能定理求出拉力作用的最短距离.

    (1)根据动能定理有WF+WG+Wf=Ek-Ek0=0

    即:Fs-mgh-μmgs=0,代入数值解得h=1.05m

    (2)从高点滑回B点过程中,根据机械能守恒定律有mgh=

    1

    2m

    v2B

    在B点有 NB-mg=m

    v2B

    R,

    解以上两式得NB=mg+2mg

    h

    R=13.4N

    (3)根据题意,滑块要从b轮最高点C离开传送带飞出,则滑块运动至C点的速度最小为 mg=m

    v2c

    r,

    即vC=

    gr=

    10×0.4m/s=2m/s

    由于传送带的速度v=rω=6m/s,滑块在B点的速度0

    2gh,要使滑块从C点以2m/s飞出,

    可分析,滑块在传送带上从B到C做匀加速运动.

    根据牛顿第二定律,可得加速度a=

    f

    m=

    μmg

    m=μg=1m/s2

    为了使滑块运动到C点时速度大于2m/s,则B点的速度最小为:

    v2c-

    v2Bmin=2as,

    代入数据可得

    v Bmin=1m/s

    设拉力F作用的最短距离为x,则根据动能定理Fx-fs=

    1

    2m

    v2Bmin-0

    代入数据可以求得x=0.25m

    答:(1)滑块沿弧形槽上升的最大高度为1.05m.

    (2)轨道对滑块的支持力为13.4N.

    (3)拉力F作用的最短距离为0.25m.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 本题综合考查了动能定理、机械能守恒定律和牛顿第二定律,关键理清滑块的运动过程,运用合适的规律进行求解.

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