(2011•河南三模)如图甲所示,一半径为R=0.1m,竖直圆弧形光滑轨道,与斜面相切与B处,圆弧的最高点为M,斜面倾角

(2011•河南三模)如图甲所示,一半径为R=0.1m,竖直圆弧形光滑轨道,与斜面相切与B处,圆弧的最高点为M,斜面倾角为60°,t=0时刻,有一物块沿斜面上滑,其在斜面上运动的速度变化规律如图乙所示,物块质量m=1千克,若物块恰能到M点(g=10m/s2)求:
(1)物块经过B点时的速度VB;
(2)物块在斜面上滑动的过程中摩擦力做功的平均功率.
wei1288 1年前 已收到1个回答 举报

冰哥哥1207 幼苗

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解题思路:(1)、分析物块的运动过程,要求B点时的速度,则分析从B到M的运动,从力做功看机械能守恒,则[1/2]m
v
2
B
-[1/2]m
v
2
M
=mgh,那么由几何关系求出h,在M点由牛顿第二定律求出vM,这样就可求出B点的速度.
(2)、在斜面上求摩擦力的平均功率,首先由速度图象得出加速度和初速度,分析物块的受力,由牛顿第二定律求出摩擦力,由运动学公式求出平均速度,即可用功率的计算式得摩擦力的平均功率.

(1)、由题中的几何关系知圆弧对应的圆心角为120°
∴物块从B到M上升的高度为h=R+Rcos60°
物块恰能过最高点,则在M点由牛顿第二定律得:mg=m

v2M
R
物块从B到M的过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得:
[1/2]m
v2B-[1/2]m
v2M=mgh
联立以上各式解得物块经过B点时的速度为:vB=2
gR=2×
10×0.1m/s=2m/s
(2)、分析速度图象求知物块在斜面上的加速度为:a=[△v/△t]=[8/0.8]m/s2=10m/s2
在斜面上对物块由牛顿第二定律得:mgsinθ+f=ma
∴摩擦力f=ma-mgsinθ=(10-5
3)N
物块在斜面上的平均速度
.
v=
vA+vB
2=[8+2/2]m/s=5m/s
∴摩擦力的平均功率为:P=f
.
v=(10-5
3)×5W=6.7W
答:(1)物块经过B点时的速度vB为2m/s;(2)物块在斜面上滑动的过程中摩擦力做功的平均功率是6.7W.

点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力;功率、平均功率和瞬时功率.

考点点评: 解答此题需结合速度图象分析物块从B到M和从A到B两过程的受力和运动特点,抓住在M点的临界条件:压力为零,然后利用几何关系、牛顿第二定律、机械能守恒定律求B点的速度.求摩擦力的平均功率需从功率计算式入手,进而求出从A到B的摩擦力与平均速度即可求出.

1年前

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