问题
计算题
如图(a)所示,一质量为m的滑块(可视为质点)沿某斜面顶端A由静止滑下,已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ和滑块到斜面顶端的距离x的关系如图(b)所示。斜面倾角为37°,长为L,有一半径为R=的光滑竖直半圆轨道刚好与斜面底端B相接,且直径BC与水平垂直,假设滑块经过B点时没有能量损失。求:
(1)滑块滑至斜面中点时的加速度大小;
(2)滑块滑至斜面底端时的速度大小;
(3)试分析滑块能否滑至光滑竖直半圆轨道的最高点C。如能,请求出在最高点时滑块对轨道的压力;如不能,请说明理由。
答案
解:(1)滑块滑至斜面中点时,由图b可知,
则对滑块:
代入数据解得:
(2)滑块由顶端滑至底端,由动能定理得:
由图b的物理意义得:
解得:
(3)设滑块能运动到C点,则从B到C,由动能定理:
解得:
如滑块恰好滑到C点:
解得:
所以滑块能够到达C点
当滑块滑到C点时:
解得
由牛顿第三定律得滑块在C点时对轨道的压力