如图(a)所示,AB段是长S=10m的粗糙水平轨道,BC段是半径R=2.5m的光滑半圆弧轨道.有一个质量m=0.1kg的

1个回答

  • (1)小滑块作平抛运动,设C点的速度为v C则s=v ct  (1)

    2R=

    1

    2 g t 2  (2)

    由(1)、(2)式得 v c =

    s

    2

    g

    R =10m/s

    (2)A到B过程,由动能定理

    Fs-μmgs=

    1

    2 m v 2  (3)

    在B点, F N -mg=m

    v 2

    R    (4)

    由(3)、(4)得 F N =

    2s

    R F+(mg-

    2sμ

    R mg)  (5)

    由图象得,当F=0.5N,F N=3N代入(5)式得μ=0.25.

    (3)要使小滑块始终不脱离轨道,则当小球运动到与O点等高时速度恰好为0,或恰好到最高点由重力提供向心力.

    ①当小球运动到与O点等高时速度恰好为零,

    Fs-μmgs-mgR=0 (6)

    同时要求小滑块能运动到B点 Fs-μmgs=

    1

    2 m v 2 >0 (7)

    由(6)、(7)式得025N<F≤0.5N 小滑块始终不脱离轨道

    ②当恰好到最高点由重力提供向心力.

    mg=m

    v 2

    R   (8)

    Fs-μmgs-mg×2R=

    1

    2 m v 2 (9)

    由(8)、(9)式得F=0.875N,故当F≥0.875N时小滑块始终不脱离轨道.

    答:(1)小滑块在C点的速度大小为10m/s.

    (2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.25.

    (3)水平恒力F的范围为F≥0.875N或025N<F≤0.5N.