(2)A和B的水平位移是一样的,根据A的运动可以求得在水平方向上的位移,再由平抛运动的规律可以求得B的初速度的大小。
(3)物体A、B间初始位置的高度差等于A上升的高度和B下降的高度的和,A上升的高度可以由A的运动求出,B下降的高度就是自由落体的竖直位移。
【详解】(1)物体A上滑的过程中,由牛顿第二定律得:代入数据得:
设经过t时间B物体击中A物体,由运动学公式:代入数据得:
。
(2)平抛物体B的水平位移为:平抛速度:
。
(3)物体A、B间初始位置的高度差等于A上升的高度和B下降的高度的和,所以物体A、B间的高度差为:
14.如图所示,倾角θ=37°的斜面与光滑圆弧
相切于B点,整个装置固定在竖直平面内.有一质量m=2.0kg可
视为质点的物体,从斜面上的A处静止下滑,AB长L=3.0m,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2、sin37°=0.6、cos37°=0.8.求:
(1)物体第一次从A点到B点过程克服摩擦力做功; (2)物体第一次回到斜面的最高位置距A点距离; (3)物体在斜面运动的总路程.
【答案】(1)克服摩擦力做功为24J;(2)2.4m;(3)4.5m. 【解析】
【详解】(1)物体第一次从A点到B点过程克服摩擦力做功:
Wf=μmgLcosθ=0.5×2×10×3×cos37°J=24J;
(2)设最高位置距A点距离为x,据动能定理有:
mgxsinθ-μmg(2L-x)cosθ=0,
代入数据解得:解得:x=2.4m;
(3)对整个运动过程,由动能定理得:
mgLsinθ-μmgs总cosθ=0,
代入数据解得:s总=4.5m.
15.如图所示,从A点以某一水平速度抛出质量线方向进入圆心角
的小物块可视为质点,当物块运动至B点时,恰好沿切
的光滑圆弧轨道BC,经圆孤轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上,
圆弧轨道C端切线水平已知长木板的质量,A、B两点距C点的高度分别为
、
半径
,物块与长木板之间的动摩擦因数
,长木板与地面间的动摩擦因数
,
,
,求:
小物块在B点时的速度大小;
小物块滑动至C点时,对圆弧轨道C点的压力;
长木板至少为多长,才能保证小物块不滑出长木板?设最大静摩擦力等于滑动摩擦力
【答案】(1)5m/s (2)473N (3)2.0m 【解析】
(1)物块从A点到B点做平抛运动,则有:
设到达B点时竖直分速度为 ,则:
据题有
小物块在B点时速度大小 联立解得
,方向与水平面的夹角为
.; (2)从A至C点,由动能定理得
设物块在C点受到的支持力为 ,由牛顿第二定律得:
联立可得:
,
根据牛顿第三定律可知,物块对圆弧轨道C点的压力大小为,方向向下;
(3)小物块m与长木板间的滑动摩擦力:
长木板与地面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力:
,圆弧轨道
因 ,所以小物块在长木板上滑动时,长木板静止不动
小物块在长木板上做匀减速运动,至长木板右端时速度刚好为0 则长木板长度至少为:
,联立解得:
。
点睛:本题关键要理清物块在多个不同运动过程中的运动规律,掌握物块各个阶段的运动规律是解决本题的关键。