问题 问答题

质量为m=0.5kg、可视为质点的小滑块,从光滑斜面上高h0=0.6m的A点由静止开始自由滑下.已知斜面AB与水平面BC在B处通过一小圆弧光滑连接.长为x0=0.5m的水平面BC与滑块之间的动摩擦因数μ=0.3,C点右侧有3级台阶(台阶编号如图所示),D点右侧是足够长的水平面.每级台阶的高度均为h=0.2m,宽均为L=0.4m.(设滑块从C点滑出后与地面或台阶碰撞后不再弹起).

(1)求滑块经过B点时的速度vB

(2)求滑块从B点运动到C点所经历的时间t;

(3)(辨析题)某同学是这样求滑块离开C点后,落点P与C点在水平方向距离x的:

滑块离开C点后做平抛运动,下落高度H=4h=0.8m,在求出滑块经过C点速度的基础上,根据平抛运动知识即可求出水平位移x.

你认为该同学解法是否正确?如果正确,请解出结果.如果不正确,请说明理由,并用正确的方法求出结果.

答案

(1)物体在斜面AB上下滑,机械能守恒:mgh0=

1
2
mvB2+0

vB=

2gh0
=
2×10×0.6
=2
3
m/s.

(2)根据动能定理得:mgh0-μmgx0=

1
2
mvC2-0

vC=

2g(h0x0)
=
2×10×(0.6-0.3×0.5)
=3m/s.

根据牛顿第二定律得:μmg=ma

则a=μg=0.3×10m/s2=3m/s2

t1=

vC-vB
-a
=
3-2
3
-3
s=0.155s.

(3)不正确,因为滑块可能落到某一个台阶上.正确解法:

假定无台阶,滑块直接落在地上,t′=

2H
g
=
2×0.8
10
s=0.4s

水平位移x′=vct′=1.2m,恰好等于3L(也就是恰好落在图中的D点),因此滑块会撞在台阶上.

当滑块下落高度为2h时,t″=

2×2h
g
=
2×2×0.2
10
s=0.283s

水平位移x″=vct″=3×0.283m=0.85m,大于2L,所以也不会撞到①、②台阶上,而只能落在第③级台阶上.

则有:3h=

1
2
gt22t2=
2×3h
g

xpc=vct2=3×

2×3×0.2
10
=
3
3
5
≈1.04m.

答:(1)滑块经过B点时的速度为2

3
m/s.

(2)滑块从B点运动到C点所经历的时间t为0.155s.

(3)不正确,最终水平位移为1.04m.

单项选择题
判断题