问题 计算题

图,一根直杆由粗细相同的两段构成,其中AB段为长x1=5m的粗糙杆,BC段为长x2=1m的光滑杆。将杆与水平面成53°角固定在一块弹性挡板上,在杆上套一质量m=0.5kg、孔径略大于杆直径的圆环。开始时,圆环静止在杆底端A。现用沿杆向上的恒力F拉圆环,当圆环运动到B点时撤去F,圆环刚好能到达顶端C,然后再沿杆下滑。已知圆环与AB段的动摩擦因数μ=0.1,g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。试求:

小题1:拉力F的大小;

小题2:拉力F作用的时间;

小题3:若不计圆环与挡板碰撞时机械能损失,从圆环开始运动到最终静止的过程中在粗糙杆上所通过的总路程。

答案

小题1:5.1N

小题2:

小题3:

(1)AC过程:根据动能定理 有

       (3分)

恒力     (2分)

(2)AB过程:根据牛顿第二定律和运动学公式 有

                   (2分)

                                        (2分)

解得 加速度

时间                                  (1分)

(3)从圆环开始运动到最终静止在粗糙杆上通过的总路程为

根据动能定理 有             (3分)

总路程                         (2分)

解法(二)

(1)AB过程:根据牛顿第二定律和运动学公式 有

                  (1分)

                                      (1分)

BC过程:根据牛顿第二定律和运动学公式 有

                                   (1分)

                                  (1分)

联立解得 

恒力     (1分)

(2)BC过程:根据牛顿第二定律和运动学公式 有

                                (1分)

                               (1分)

联立解得                        (1分)

AB过程:根据运动学公式 有

                                       (1分)

时间                                  (1分)

(3)从圆环开始运动到最终静止在粗糙杆上通过的总路程为

根据动能定理 有           (3分)

总路程                      (2分)

注:其他正确解法同样给分。

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