Question

【題目】如圖所示，半徑R=0．5m的光滑圓弧面CDM分別與光滑斜面體ABC和斜面MN相切于C、M點，O為圓弧圓心，D為圓弧最低點．斜面體ABC固定在地面上，頂端B安裝一定滑輪，一輕質軟細繩跨過定滑輪（不計滑輪摩擦）分別連接小物塊P、Q （兩邊細繩分別與對應斜面平行），并保持P、Q兩物塊靜止．若PC間距為L1=0．25m，斜面MN足夠長，物塊P質量m1=3kg，與MN間的動摩擦因數μ=，求：（ sin37°=0．6，cos37°=0．8）

（1）小物塊Q的質量m2；

（2）燒斷細繩后，物塊P第一次到達D點時對軌道的壓力大小；

（3）燒斷細繩后，物塊P第一次過M點后0．3s到達K點，則 MK間距多大？

（4）燒斷細繩后，物塊P在MN斜面上滑行的總路程．

Answer 1

【答案】（1）4kg（2）78N（3）0．17m（4）1．0m．

【解析】

試題分析：（1）根據共點力平衡條件，兩物體的重力沿斜面的分力相等，有

m1gsin53°=m2gsin37°解得 m2=4kg

（2）滑塊由P到D過程，由動能定理，得

根據幾何關系，有h=L1sin53°+R（1﹣cos53°）

在D點，支持力和重力的合力提供向心力FD﹣mg=m解得FD=78N

由牛頓第三定律得，物塊P對軌道的壓力大小為78N．

（3）PM段，根據動能定理，有 解得vM=2m/s

沿MN向上運動過程，根據牛頓第二定律，得到

a1=gsin53°+μgcos53°=10m/s2

根據速度時間公式，有vM=a1 t1

解得t1=0．2s

所以t1=0．2s時，P物到達斜面MN上最高點，故返回過程，有

沿MN向下運動過程，根據牛頓第二定律，有a2=gsin53°﹣μgcos53°=6m/s2

故，根據運動學公式，有

即MK之間的距離為0．17m．

（4）最后物體在CM之間來回滑動，且到達M點時速度為零，對從P到M過程運用動能定理，得到

mgL1sin53°﹣μmgcos53°L總=0

解得L總=1．0m

即物塊P在MN斜面上滑行的總路程為1．0m．