(2013•西安一模)如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点.水平桌面右侧有一竖直放置

(2013•西安一模)如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点.水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角
135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R.用质量m=0.5kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后其位移与时间的关系为x=8t-2t2(m),物块飞离桌面后由P点沿切线落入圆轨道.g=l0m/s2,求:
(1)物体在水平桌面受到的摩擦力;
(2)BP间的水平距离;
(3)判断物体能否沿圆轨道到达M点.
duyihui00544 1年前 已收到1个回答 举报

表列72 幼苗

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解题思路:(1)根据物块过B点后其位移与时间的关系得出初速度和加速度.进而根据牛顿第二定律求出摩擦力;
(2)根据匀变速运动的位移速度关系公式即可求出BD间的距离;物块离开D点做平抛运动,由P点沿圆轨道切线落入圆轨道,知道了到达P点的速度方向,将P点的速度分解为水平方向和竖直方向,根据竖直方向上做自由落体运动求出竖直分速度,得到时间,即可根据水平方向的匀速运动的规律求出水平距离,即可求解;
(3)先假设能到达M点,然后根据能量守恒定律求出需要的初速度,然后与实际的初速度进行比较即可.

(1)由x=8t-2t2得,
v0=8m/s,a=-4m/s2
由牛顿第二定律得:f=ma=0.5×(-4)N=-2N,即物体在水平桌面受到的摩擦力大小为2N.
(2)在BD段:XBD=
v2−
v20
2a=
42−82
2×(−4)=6m
物块在DP段做平抛运动,
vD=
2gy=
2×10×0.8m/s=4m/s
据题有:
vP与水平方向的夹角为45°,则 vD=vy=4m/s
则 t=
vy
g=[4/10]s=0.4s
XDP=vDt=4×0.4m=1.6m
所以BP间的水平距离 XBP=XDP+XBD=1.6+6=7.6(m)
(3)设能到达M点,由机械能守恒定律得:
[1/2m
v20]=mgR+[1/2m
v2M]
vM2=vP2-2gR=2gR-2gR=0
要能到达M点 vM=
gR,所以不能到达M点.
答:
(1)物体在水平桌面受到的摩擦力为-2N;
(2)BP间的水平距离为7.6m;
(3)物体不能到达M点.

点评:
本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动.

考点点评: 此题注意分析运动过程,找清各物理量之间的关系,然后根据各运动过程运用所学知识解答即可.

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