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如图所示,半径R=2m的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内,轨道的B端切线水平,且距水平地面高度为h=1.25m,现将一质量m=0.2kg的小滑块从A点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B点以v=5m/s的速度水平飞出(g=10m/s2).求:
(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功;
(2)小滑块着地时的速度.
分析:分析滑块的运动过程,应用动能定理研究A点到B点,求出摩擦力做功.
根据平抛运动规律求出平抛的末速度.
解答:解:(1)滑块在圆弧轨道受重力、支持力和摩擦力作用,由动能定理
mgR+Wf=
1
2
mv2Wf=-1.5J
(2)滑块过B点后作平抛运动,设着地时竖直速度为vy
根据平抛运动规律有:
竖直方向末速度vy=
2gh
=5m/s
所以v=
v
2
x
+
v
2
y
=5
2
m/s
答:(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功为-1.5J;
(2)滑块着地时的速度大小是5
2
m/s.
设滑块落地时速度方向与水平方向夹角为θ度,则有cosθ=
vy
v
=
2
所以θ=450即滑块落地时速度方向与水平方向夹角为45度.
答:(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功1.2J;
(2)小滑块着地时的速度大小是5
2
m/s.速度方向与水平方向夹角为45度.
点评:动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动.动能定理的应用范围很广,可以求速度、力、功等物理量,特别是可以去求变力功.
对于第2问,我们也可以运用动能定理求解.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg 的小滑块(可视为质点)静止在A点.一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动,经B点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上的D点.经测量,D、B间的距离s1=10m,A、B间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数μ=0.20,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;
(3)滑块在A点受到的瞬时冲量的大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

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(1)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;
(2)滑块在A点受到的瞬时冲量大小.

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(10分)如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg的小滑块(可视为质点)静止在A点。一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动,经B点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上的D点。经测量,DB间的距离s1=10m,AB间的距离s2=14m,滑块与水平面的动摩擦因数µ=0.20,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;

(2)滑块在A点受到的瞬时冲量大小。

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科目:高中物理 来源:2013-2014学年高考物理万卷检测:专题三 曲线运动与万有引力(解析版) 题型:计算题

如图所示,半径R=2 m 的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内,轨道的B端切线水平,且距水平地面高度为h=1.25 m,现将一质量m=0.2 kg 的小滑块从A点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B点以的速度水平飞出(g10 m/s2).求:

1)小滑块经过B点时对圆轨道的压力大小;

2)小滑块着地时的速度大小和方向.

 

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg的小滑块(可视为质点)静止在A点。一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动,经B点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上的D点。经测量,DB间的距离s1=10m,AB间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数μ=0.20,重力加速度g=10m/s2。求:

   (1)滑块通过C点时的速度大小;

(2)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;

   (3)滑块在A点受到的瞬时冲量的大小.

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