你是一位物理老师,需要给学生讲解这个题目。要分析每一个运动过程。第一问:作图时轨道是半圆,且竖直,不要画成圆;第二问滑块离开轨道进入斜面,作图要衔接上。最后一问答案T=2s。总计三个运动过程,不要漏掉。第一阶段沿斜面匀加速,滑块m相对于模板M沿斜面运动。第二阶段两者保持相对静止。第三阶段M静止,滑块m做匀加速运动。---```text
问题编号: 3
问题描述:
如图所示,竖直平面内固定着光滑半圆形轨道 AMB,其中直径 AOB 为竖直方向,半径 R=1.6m,质量 M=1kg 的长薄板静置于倾角 θ=37° 的粗糙斜面 CD 上,其最上端刚好在斜面顶端 C 点。一质量为:m=1.5kg 的滑块(可看作质点)从圆轨道 B 点以 v₀ = 4√5 m/s 的初速度进入轨道,并刚好通过最高点 A 点,接着从 A 点水平抛出,恰好以平行于斜面的速度落到薄板最上端,并在薄板上开始向下运动,小物体落到薄板最上端时,薄板无初速度释放并开始沿斜面向下运动,其运动至斜面底端时,立即与 D 处挡板碰撞,速度立即减为 0。已知斜面 CD 长 L₂ = 14.75m,薄板长 L₁ = 7.25m,厚度忽略不计,其与斜面的动摩擦因数 μ₁ = 0.25,滑块与长薄板间的动摩擦因数 μ₂ = 0.5。运动过程中空气阻力均忽略不计,g=10m/s²,sin37°=0.6,cos37°=0.8,试求:
问题:
(1) 滑块在 A 点时的初速度;
(2) AC 两点间的水平距离;
(3) 滑块从 C 点到达 D 点所需的时间。
图示描述:
图示包含一个竖直半圆形轨道 AMB 和一个倾斜平面 CD。
- 半圆形轨道 AMB 位于左侧,开口向右。直径 AOB 是竖直的,A 在上方,B 在下方,O 是圆心。M 是左侧圆弧上的一点。
- 在点 B 处,有一个水平向右的速度向量 v₀ 标记。
- 在点 A 处,有一条从 A 点开始的虚线轨迹,表示滑块离开 A 点后的运动路径。
- 倾斜平面 CD 位于右侧,从 C 点延伸到 D 点,与水平面成角度 θ。角度 θ 在点 D 处标出。
- 一个薄板放置在倾斜平面上,其上端位于 C 点。薄板的长度为 L₁.
- 点 C 位于倾斜平面的顶端。点 D 位于倾斜平面的底端。倾斜平面 CD 的总长度为 L₂.
- 从 A 点发出的虚线轨迹在 C 点与倾斜平面相交,表示滑块落到薄板的上端 C 点。
- 整个图示显示了滑块从圆轨道 B 点开始,经过 A 点,水平抛出,落在斜面上的薄板 C 点,然后在薄板上运动至 D 点的过程。
物理常数和参数:
- 圆轨道半径: R = 1.6m
- 薄板质量: M = 1kg
- 斜面倾角: θ = 37°
- 滑块质量: m = 1.5kg
- 滑块在 B 点的初速度: v₀ = 4√5 m/s
- 斜面 CD 长度: L₂ = 14.75m
- 薄板长度: L₁ = 7.25m
- 薄板与斜面间的动摩擦因数: μ₁ = 0.25
- 滑块与薄板间的动摩擦因数: μ₂ = 0.5
- 重力加速度: g = 10m/s²
- sin37° = 0.6
- cos37° = 0.8
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