Question

【題目】如圖所示，動摩擦因數(shù)均為=0.1的水平軌道AB和DE分別長2.0m和10.0m，光滑圓弧形軌道CD半徑R=0.5m，光滑斜面EF足夠長。一質(zhì)量m=0.4kg的滑塊（可視為質(zhì)點）靜止于水平軌道上的A點，現(xiàn)對滑塊施加一水平外力，使其向右運動，外力的功率恒為P=10.0W；經(jīng)過一段時間后撤去外力，滑塊繼續(xù)滑行至B點后水平飛出，恰好在C點沿切線方向進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道CD，軌道的最低點D處裝有壓力傳感器，當(dāng)滑塊到達(dá)傳感器上方時，傳感器的示數(shù)為25.6N；已知半徑OC和豎直方向的夾角=37°，（空氣阻力可忽略，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），求：

(1)滑塊運動到C點時速度vC的大小；

(2)滑塊從B點運動到C點重力做的功；

(3)滑塊在水平軌道AB段上水平外力作用在滑塊上的時間t和最終滑塊停在距D點多遠(yuǎn)的位置。

Answer 1

【答案】(1)5m/s；(2)1.8J；(3)0.4s；距D點6.5m的位置上

【解析】

(1)滑塊運動到D點時，由牛頓第二定律得

滑塊由C點運動到D點的過程，由機械能守恒定律得

聯(lián)立解得

vC=5m/s

(2)滑塊運動到B點時的速度為

vB=vCcosα=4m/s

滑塊由B點運動到C點的過程，由動能定理得：

代入數(shù)據(jù)解得

WG=1.8J

(3)滑塊由A點運動到B點的過程，由動能定理得

解得

t=0.4s

滑塊由D點運動到停止的過程，由動能定理得

解得

x=13.5m

水平軌道DE長10.0m，滑塊沖上斜面EF后返回DE

Δx=10－（13.5－10）m=6.5m

最終停在距D點6.5m的位置上