问题 计算题

(9分)如图所示,竖直固定放置的斜面AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切,圆弧面的半径为R,圆心O与A、D在同一水平面上,∠COB=θ,现有一质量为m的小物体从斜面上的A点无初速滑下,已知小物体与AB斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求:

(1)小物体在斜面上能够通过的路程;

(2)小物体通过C点时,对C点的最大压力和最小压力。

答案

(1)(2)

本题考查动能定理的应用,动能定理适用于直线运动或曲线运动,克服摩擦力做功与路径有关,W=fs其中的s应为路程

(1)小物体最终将在以过圆心的半径两侧q范围内运动,由动能定理得

μmgcosθ -fs =0     ............2分

又 f=μmgcosθ   ............1分

解得 :S=μ/m     ............2分

(2)小物体第一次到达最低点时对C点的压力;

 ............1分

由动能定理得: ............2分

AB=Rcotθ     

解得:Nm=mg(3-2µcosqcotθ)         ............1分

(2) 当小物体最后在BCD/(D/在C点左侧与B等高)圆弧上运动时,通过C点时对轨道压力最小。

Nn-mg=m(v/2/R,               ............1分

mgR(1-cosθ)=m(v/2/2         ............2分

解得:N n=" mg" (3-2cosθ).           ............1分

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