(14分)如图所示,AB为半径R="0.8"m的1/4光滑圆弧轨道,下端B恰与平板小车右端平滑对接。小车质量M="3"kg,车长L="2.06"m.现有一质量m="1"kg的小滑块,由轨道顶端

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(14分)如图所示,AB为半径R="0.8" m的1/4光滑圆弧轨道,下端B恰与平板小车右端平滑对接。小车质量M="3" kg,车长L="2.06" m .现有一质量m="1" kg的小滑块,由轨道顶端无初速释放,滑到B端后冲上小车。已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,当车运行了1.5 s时,车被地面装置锁定。(g="10" m/s2)试求:
(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;
(2)车被锁定时,车右端距轨道B端的距离;
(3)从车开始运动到被锁定的过程中,滑块与平板车构成的系统损失的机械能。

◎ 答案

(1)30 N
(2)1 m
(3)6J

◎ 解析

(1)由机械能守恒,得mgR=mv2      ……………………………… 2分
由牛顿第二定律和向心加速度公式,得N-mg=m   …………………………2分
联立两式,代入数值得轨道对滑块的支持力:N=3mg=30 N  ………………… 1分
(2)当滑块滑上小车后,由牛顿第二定律,得
对滑块有:-μmg=ma1        ……………………………………………………1分
对小车有:umg=Ma2            ………………………………………………………1分
设经时间t两者达到共同速度,则有:v+a1t=a2解得t="1" s。…………………1分
由于1 s<1.5 s,此时小车还未被锁定,两者有共同速度:v′=a2t="1" m/s………1分
因此,车被锁定时,车右端距轨道B端的距离:S=a2 t2+v1.5-t="1" m………2分
(3)从车开始运动到被锁定的过程中,滑块相对小车滑动的距离
ΔS=t-a2t2="2" m………………………………1分
所以系统损失的机械能:△E=μmgΔS="6" J ………………………2分
(或系统损失的机械能:……………………3分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“(14分)如图所示,AB为半径R="0.8"m的1/4光滑圆弧轨道,下端B恰与平板小车右端平滑对接。小车质量M="3"kg,车长L="2.06"m.现有一质量m="1"kg的小滑块,由轨道顶端…”主要考查了你对  【机械能守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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