(2007•宿迁模拟)如图,让摆球从图中的C位置由静止开始下摆,正好摆到悬点正下方D处时,线被拉断,紧接着,摆球恰好能沿

(2007•宿迁模拟)如图,让摆球从图中的C位置由静止开始下摆,正好摆到悬点正下方D处时,线被拉断,紧接着,摆球恰好能沿光滑竖直放置的半圆形轨道内侧做圆周运动,已知摆线长l=2.0m,轨道半径R=2.0m,摆球质量m=0.5kg.不计空气阻力(g取10m/s2).
(1)求摆球在C点时与竖直方向的夹角θ和摆球落到D点时的速度;
(2)如仅在半圆形内侧轨道上E点下方[1/4]圆弧有摩擦,摆球到达最低点F的速度为6m/s,求摩擦力做的功.
春风秋雨654321 1年前 已收到1个回答 举报

apple_yi 花朵

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解题思路:摆球从C到D的过程机械能守恒,在D点刚好不脱离半圆轨道,说明重力恰好提供向心力;写出两个公式即可求出小球在D点的速度和在C点 的夹角;
D到F的过程中重力与摩擦力做功,小球的速度增大.

(1)在D点刚好不脱离半圆轨道,有:mg=m
vD2
R
得vD=2
5m/s
从C点到D点机械能守恒,有:mgL(1−cosθ)=
1
2mvD2
得θ=
π
3
(2)从D点到最低点,由动能定理得2mgR+W摩=
1
2mv2−
1
2mvD2
解得:W=-16J
答:(1)摆球在C点时与竖直方向的夹角θ=[π/3]和摆球落到D点时的速度vD=2
5m/s;
(2)摩擦力做的功16J.

点评:
本题考点: 动能定理;向心力;机械能守恒定律.

考点点评: 该题的关键是在D点刚好不脱离半圆轨道,说明重力恰好提供向心力;属于简单题.

1年前

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