如图所示,AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R,一

2025-05-15 23:35:26
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回答1:

(1)因为摩擦始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.对整体过程由动能定理得:
mgR?cosθ-μmgcosθ?x=0
所以总路程为:x=

R
μ

(2)最终物体以B(还有B关于OE的对称点)为最高点,在圆弧底部做往复运动,对B→E过程,由动能定理得:mgR(1-cosθ)=
1
2
mvE2…①
在E点,由牛顿第二定律得:FN-mg=m
VE2
R
…②
由①②得:FN=(3-2cosθ)mg.
根据牛顿第三定律:对圆弧轨道的压力为:FN′=(3-2cosθ)mg.
(3)设物体刚好到D点,则由向心力公式得:
mg=m
VD2
R
…③
对全过程由动能定理得:
mgLsinθ-μmgcosθ?L-mgR(1+cosθ)=
1
2
mVD2
由③④得最少距离为:L=
3+2cosθ
2sinθ?2μcosθ
?R
答:(1)在AB轨道上通过的总路程为
R
μ

(2)对圆弧轨道的压力为(3-2cosθ)mg
(3)释放点距B点的距离L至少为
3+2cosθ
2sinθ?2μcosθ
?R