精英家教網(wǎng)如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一個(gè)粗糙的
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圓弧軌道,其半徑R=0.4m,軌道的最低點(diǎn)距地面高度h=1.25m.質(zhì)量m=0.1kg的小滑塊從軌道的最高點(diǎn)由靜止釋放,到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)以一定的水平速度離開軌道,落地點(diǎn)距軌道最低點(diǎn)的水平距離s=0.8m.空氣阻力不計(jì),取g=l0m/s2,求:
(1)小滑塊離開軌道時(shí)的速度大。
(2)小滑塊在軌道上運(yùn)動(dòng)的過程中,摩擦力所做的功.
分析:(1)小滑塊離開圓弧軌道后,做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的水平分位移和豎直分位移公式列式求解;
(2)對(duì)小球在軌道上運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用動(dòng)能定理列式求解即可.
解答:解:(1)設(shè)小滑塊離開軌道時(shí)的速度大小為v,小滑塊做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,則:
h=
1
2
gt2

s=vt
解得
v=1.6m/s
即小滑塊離開軌道時(shí)的速度大小為1.6m/s.
(2)設(shè)摩擦力做功為Wf,由動(dòng)能定理得:
mgR(1-cos60°)+Wf=
1
2
mv2

解得
Wf=-0.072J
故小滑塊在軌道上運(yùn)動(dòng)的過程中,摩擦力所做的功為-0.072J.
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵是理清小滑塊的運(yùn)動(dòng),然后根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)和動(dòng)能定理列式求解.
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(1)若要使小球始終緊貼外圓做完整的圓周運(yùn)動(dòng),初速度v0至少為多少
(2)若v0=3.8m/s,經(jīng)過一段時(shí)間小球到達(dá)最高點(diǎn),內(nèi)軌道對(duì)小球的支持力F=2N,則小球在這段時(shí)間內(nèi)克服摩擦力做的功是多少
(3)若v0=3.9m/s,經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,小球?qū)⒃贐AD間做往復(fù)運(yùn)動(dòng),則小球經(jīng)過最低點(diǎn)A時(shí)受到的支持力為多少?小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中減少的機(jī)械能是多少.

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