如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之一圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道固定在

如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之一圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道固定在水平面上.一个质量为m的小物块(可视为质点)从轨道的A端以初动能Ek0冲上水平轨道AB,沿着轨道运动,由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点.已知水平轨道AB长为L.则(  )
A.小物块与水平轨道的动摩擦因数μ=
2Ek0
3mgL

B.为了保证小物块不从轨道的D端离开轨道,圆弧轨道的半径R应满足R≥
Ek0
3mg

C.如果R=
Ek0
3mg
,且增大小物块的初动能,使得小物块冲上轨道后可以达到最大高度是1.5R,则小物块将滑离水平轨道
D.如果R=
Ek0
3mg
,且增大小物块的初动能,使得小物块冲上轨道后可以达到最大高度是2R,则小物块将滑离水平轨道
成都骄子 1年前 已收到1个回答 举报

蝳娃娃 花朵

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解题思路:在小物块运动的整个过程中,重力做功为0,摩擦力做负功-1.5μmgL,根据动能定理求解μ.小物块恰好不从轨道的D端离开轨道时,到达D点速度为零,由动能定理求出R.应用动能定理分析物块是否能滑离轨道.

A、小物块最终停在AB的中点,在这个过程中,由动能定理得:-μmg(L+0.5L)=-Ek0,解得:μ=
2Ek0
3mgL,故A正确;
B、若小物块刚好到达D处,速度为零,由动能定理得:-μmgL-mgR=-Ek0,解得:R=
EK0
3mg,为了保证小物块不从轨道的D端离开轨道,圆弧轨道的半径R应满足R≥
EK0
3mg,故B正确;
C、设物块以初动能E冲上轨道,可以达到的最大高度是1.5R,由动能定理得:-μmgL-mg×1.5R=-E′,解得:E′=
7Ek0
6,物块滑回C点时的动能为EC=1.5mgR=
EK0
2,由于EC<μmgL=
2EK0
3,故物块将停在轨道上,不会滑离轨道,故C错误;
D、设物块以初动能E冲上轨道,可以达到的最大高度是2R,由动能定理得:-μmgL-mg×2R=-E′,解得:E′=
4EK0
3,物块滑回C点时的动能为EC=2mgR=
2EK0
3,由于EC=μmgL=
2EK0
3,物块将停在轨道上的A带点,不会滑离轨道,故D错误;
故选:AB.

点评:
本题考点: 向心力.

考点点评: 本题是简单的多过程问题,要灵活选择研究的过程.要抓住滑动摩擦力做功与路程有关的特点.

1年前

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