现有放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,如图所示.滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成,其中倾斜直轨AB与水平直轨CD长均为
1个回答

解题思路:(1)对小环进行受力分析即可求出小环的加速度大小;

(2)小环必须能够通过APD的最高点,然后判断从最高点下来后能否到达B点即可;

(3)对整个过程由动能定理即可求出在CD段上运动的总路程.

(1)小环沿AB杆向上运动过程中有

ma=mgsinθ+μmgcosθ

带入数值得:a=[26/3m/s2≈8.67m/s2

(2)小环若要经过大圆最高点,则有

EKB=mg(2R-r-rcosθ)+μmgLcosθ

EKB=30J

判断小环初速为0从大圆环最高点左侧下来能否再到达B点:

mg2R-mgμL-mg(r+rcosθ)>0

所以能再到B点

所以最小初动能EK0=30J

(3)小环第一次回到B点过程中,克服摩擦做功为:

W=μmgL+μmgLcosθ

W=18J

小环第2次回到B的动能EKB2=EK0-W=12J

设沿AB杆继续上滑的最大距离为x,

EKB2=mgxsinθ+μmgxcosθ

得:x=

18

13]m

第3次经过B的动能

EKB3=EKB2-2μmgxcosθ=[180/39]J

小球第2次到CD杆后,因能量小无法再运动到AB杆,因而

EKB3+mgr(1+cosθ)=μmgs

得:S=6.78m

所以 S=L+S=9.78m

答:(1)小环在AB上从B点开始沿BA向上运动过程中,小环的加速度大小为8.67m/s2

(2)要使小环完成一周运动回到B点,初动能EK0至少为30J,

(3)若小环以上问中的最小初动能EK0从B点出发后,在CD段上运动的总路程为9.78m.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 此题比较综合,涉及的运动学知识点比较多,这也是高考的趋势,需要不断加强此方面的练习.

相关问题