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如图所示 一个固定在竖直平面内的轨道 有倾角为θ=30°的斜面AB 光滑的水平面BO及

时间:2019-05-18 07:12:48

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如图所示 一个固定在竖直平面内的轨道 有倾角为θ=30°的斜面AB 光滑的水平面BO及

问题补充:

如图所示,一个固定在竖直平面内的轨道,有倾角为θ=30°的斜面AB、光滑的水平面BO及圆心在O点、半径m的1/4圆弧轨道OCD三部分组成,已知C点在O点在正下方,O、D在同一水平线上,P为圆弧CD的中点;小球与斜面间的动摩擦因数为.现将此小球离BO水平面h高处的斜面上静止释放,小球刚好能落到P点.(取g=10m/s2)

(1)求h的大小;

(2)若改变小球在斜面上静止释放的位置问小球能否垂直打到CD圆弧上?若能,请求出h的大小;若不能,请说明理由?

答案:

解:(1)研究小球从O点到P点的平抛过程

水平位移,竖直位移

在竖直方向上,可求得

在水平方向上,初速度

由于水平面光滑,故小球运动至B点的速度与在O点速度相同,vB=1m/s

研究小球在斜面上运动的过程,其运动加速度为

a=g(sin30°-μcos30°)=2.5m/s2

在斜面上的运动位移为

故高度h=S?sian30°=0.1m.

(2)小球不可能垂直达到圆弧CD上.

理由1:若小球在圆弧上的落点位置为E,则OE为小球运动的位移,且在E点与圆弧切线垂直,由速度角与位移角关系,速度与水平方向夹角必大于位移与水平方向偏角,故小球不可能垂直达到圆弧上.

理由2:假设小球可以垂直打到圆弧上某点的位置为Q,则在Q点的速度方向的反向延长线必定指向圆心O,由于运动轨迹为抛物线,则抛出点必在O点的下方,与题意不符.

解析分析:(1)先根据平抛运动的分位移公式求出平抛的初速度,然后根据牛顿第二定律求解出在斜面上运动的加速度,再运用速度位移公式列式求解;

(2)假设小球能垂直达到圆弧上某个点,然后画出运动轨迹,推导出矛盾即可.

点评:本题关键分析清楚小球的运动情况,根据平抛运动的分位移公式求解出平抛的初速度,再根据牛顿第二定律和运动学公式联立列式求解.

如图所示 一个固定在竖直平面内的轨道 有倾角为θ=30°的斜面AB 光滑的水平面BO及圆心在O点 半径m的1/4圆弧轨道OCD三部分组成 已知C点在O点在正下方 O

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