(2011?黄山模拟)如图所示,竖直固定放置的粗糙斜面AB的下端与光滑的圆弧BCD的B点相切,圆弧轨道的半径

2025-05-13 18:30:42
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(1)为使小物体不会从A点冲出斜面,由动能定理得mg

Rcosθ
4
-μmgcosθ
Rcosθ
sinθ
=0
解得动摩擦因数至少为:μ=
sinθ
4cosθ

(2)分析运动过程可得,最终小物体将从B点开始做往复的运动,由动能定理得
mg(
Rcosθ
4
+Rcosθ)-μmgScosθ=0
解得小物体在斜面上通过的总路程为:S=
5Rcosθ
2sinθ

(3)由于小物体第一次通过最低点时速度最大,此时压力最大,由动能定理,得
mg(
Rcosθ
4
+R)=
1
2
mv2
由牛顿第二定律,得
Nmax-mg=m
v2
R

解得Nmax=3mg+
1
2
mgcosθ
最终小物体将从B点开始做往复的运动,则有
mgR(1-cosθ)=
1
2
mv′2
Nmin-mg=m
v2
R

联立以上两式解得Nmin=mg(3-2cosθ)
由牛顿第三定律,得小物体通过圆弧轨道最低点C时对C的最大压力
Nmax=3mg+
1
2
mgcosθ,
最小压力Nmin=mg(3-2cosθ).