综合题10.0分
物理

15.如图所示,固定在水平地面上的工件,由AB和BD两部分组成。其中AB部分为光滑的圆弧,∠AOB=37°,圆弧的半径R=0.5 m,圆心O点在B点正上方,BD部分水平,长度为l=0.2 m,C为BD的中点。现有一质量m=1 kg的物块(可视为质点),从A端由静止释放,恰好能运动到D点。为使物块运动到C点时速度为零,可先将BD部分以B为轴向上转动一锐角θ,求:

(1)该锐角θ应为多大?(假设物块经过B点时没有能量损失);

(2)物块在BD板上运动的总路程。(g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

正确答案及相关解析

正确答案

(1)

解析

(1)设BD段长度为l,动摩擦因数为当BD水平时,研究物块的运动,根据动能定理

从A到D的过程中    

代入数据联立解得     

当BD抬起一个锐角时,从A到C的过程中,根据动能定理

其中        

联立解得      

(2)物块在C处速度减为零后,由于 物块将会下滑,而AB段光滑,故物块将做往复运动,直到停止在B点。

根据能量守恒定律 

而摩擦产生的热量      

代入数据解得,物块在BD板上的总路程  s=0.25 m

考查方向

本题考查了动能定理、能量守恒定律及产生的热量与克服摩擦力做的功之间的关系。

解题思路

可通过动能定理、能量守恒定律等加以解决。

易错点

(2)中可能会出现分析不清物块的运动情况,从而不能正确应用能量守恒定律;

知识点

动能定理的应用