问题 计算题

如下图是阿毛同学的漫画中出现的装置,描述了一个“吃货”用来做“糖炒栗子”的“萌”事儿:将板栗在地面 * * 台上以一定的初速经两个四分之一圆弧衔接而成的轨道,从最高点P飞出进入炒锅内,利用来回运动使其均匀受热。我们用质量为m的小滑块代替栗子,借这套装置来研究一些物理问题。设大小两个四分之一圆弧半径为2R和R, * * 台和圆弧均光滑。将过锅底的纵截面看作是两个斜面AB、CD和一段光滑圆弧组成。斜面动摩擦因数均为0.25,而且不随温度变化。两斜面倾角均为,AB=CD=2R,A、D等高,D端固定一小挡板,碰撞不损失机械能。滑块的运动始终在包括锅底最低点的竖直平面内,重力加速度为g。

(1)如果滑块恰好能经P点飞出,为了使滑块恰好沿AB斜面进入锅内,应调节锅底支架高度使斜面的A、D点离地高为多少?

(2)接(1)问,求滑块在锅内斜面上走过的总路程。

(3)对滑块的不同初速度,求其通过最高点P和小圆弧最低点Q时受压力之差的最小值。

答案

)(1);(2)(3)9mg

题目分析:(1)在P点                  (2分)

到达A点时速度方向要沿着AB,        (2分)

所以AD离地高度为                     (2分)

(2)进入A点滑块的速度为               (1分) 

假设经过一个来回能够回到A点,设回来时动能为

    所以滑块不会滑到A而飞出。    (1分)

根据动能定理                   (2分)

得滑块在锅内斜面上走过得总路程                    (1分)

(3)设初速度、最高点速度分别为

由牛二定律,在Q点                  (1分)

在P点               (1分)

所以              (1分)

由机械能守恒                 (2分)

为定值                   (1分)

带入的最小值得压力差的最小值为9mg                  (1分)

问答题
选择题