Question

分如圖所示，質量為m=lkg的小物塊由靜止輕輕放在水平勻速運動的傳送帶上，從A點隨傳送帶運動到水平部分的最右端B點，經(jīng)半圓軌道C點沿圓弧切線進入豎直光滑的半圓軌道，恰能做圓周運動。C點在B點的正上方，D點為軌道的最低點。小物塊離開D點后，做平拋運動，恰好垂直于傾斜擋板打在擋板跟水平面相交的E點。已知半圓軌道的半徑R=0．9 m，D點距水平面的高度h =0．75 m，取g="10" m/s²，

試求：
（1）摩擦力對物塊做的功；
（2）小物塊經(jīng)過D點時對軌道壓力的大��；
（3）傾斜擋板與水平面間的夾角θ。

Answer 1

（1）摩擦力對物塊做的功為4.5J；（2）小物塊對軌道的壓力大小為60N；傾斜擋板與水平面的夾角為θ為60°。

試題分析: 設小物塊經(jīng)過C點時的速度大小,因為經(jīng)過C時恰好能完成圓周運動，由牛頓第二定律可得：
；解得=3m/s；
小物塊由A到B過程中，設摩擦力對小物塊做的功為W，由動能定理得：
，解得W=4.5J
故摩擦力對物塊做的功為4.5J．
設小物塊經(jīng)過D點時的速度為，對由C點到D點的過程，由動能定理的：

小物塊經(jīng)過D點時，設軌道對它的支持力大小為，由牛頓第二定律得：

聯(lián)立解得=60N，=3m/s
由牛頓第三定律可知，小物塊對軌道的壓力大小為60N
小物塊離開D點做平拋運動，設經(jīng)時間t打在E點，由
設小物塊打在E點時速度的水平、豎直分量分別為，
=
=gt
又tanα==
聯(lián)立解得α=60°
再由幾何關系可得θ=α=60°
故傾斜擋板與水平面的夾角為θ為60°．