(2011?江蘇一模)如圖所示,粗糙斜面AB與豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道BCD相切于B點(diǎn),圓弧軌道的半徑為R,C點(diǎn)在圓心O的正下方,D點(diǎn)與圓心O在同一水平線上,∠COB=θ.現(xiàn)有質(zhì)量為m的物塊從D點(diǎn)無(wú)初速釋放,物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.求:
(1)物塊第一次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小;
(2)物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)離B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離.
分析:物塊從D到C,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得C點(diǎn)速度.
物塊經(jīng)C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律求得通過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大。
小物體通過(guò)圓弧軌道后,由動(dòng)能定理求得物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)離B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離.
解答:解:(1)物塊從D到C,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,得
mgR=
1
2
mv2

物塊經(jīng)C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律,得
FN-mg=m
v2
R

由以上兩式得支持力大小FN=3mg  
由牛頓第三定律得,物塊對(duì)軌道的壓力大小為3mg.
(2)小物體通過(guò)圓弧軌道后,在斜面上運(yùn)動(dòng)到最大距離S時(shí)速度為0,
由動(dòng)能定理可得mgRcosθ-mgSsinθ-μmgScosθ=0
故 S=
Rcosθ
sinθ+μcosθ

答:(1)物塊第一次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小是3mg;
(2)物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)離B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離是
Rcosθ
sinθ+μcosθ
點(diǎn)評(píng):本題考查了圓周運(yùn)動(dòng)中牛頓第二定律相關(guān)公式的應(yīng)用,在不涉及到具體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程或求變力做功時(shí),運(yùn)用動(dòng)能定理解題比較簡(jiǎn)潔、方便.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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;
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U/V 0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80
I/mA 0 0.9 2.3 4.3 6.8 12.0 19.0 30.0
(1)實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下:
A.電壓表(量程0-3V,內(nèi)阻約10kΩ)     B.電壓表(量程0-15V,內(nèi)阻約25kΩ)
C.電流表(量程0-50mA,內(nèi)阻約50Ω)   D.電流表(量程0-0.6A,內(nèi)阻約1Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0-10Ω,允許最大電流3A)
F.電源(電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻不計(jì))   G.開(kāi)關(guān),導(dǎo)線
該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí),電壓表選用的是
A
A
,電流表選用的是
C
C
(填選項(xiàng)字母).
 (2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中以筆劃線代替導(dǎo)線,按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整.
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖丙所示的坐標(biāo)紙中畫(huà)出該發(fā)光二極管的I-U圖線.
(4)若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為10mA,現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)阻不計(jì)的電池組相連,還需串聯(lián)一個(gè)阻值R=
110
110
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