
(23-24高一下·湖北·期中)如图所示,半径的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定于水平面上。4个相同的木板紧挨着圆弧轨道末端静置,圆弧轨道末端与木板等高,每块木板的质量为
,长
。它们与地面间的动摩擦因数
,木板与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让一质量
物块A从圆弧顶端由静止滑下,物块与木板间的动摩擦因数
,
,则
(1)求物块A滑至圆弧轨道底端时对轨道的压力大小;
(2)求物块A刚滑离木板1时的速度大小;
(3)试判断物块A滑行过程中能否使木板滑动?若木板会滑动,计算木板滑动前系统的摩擦生热。若不会滑动,计算全过程系统的摩擦生热。
【答案】(1);(2)
;(3)会滑动;
【详解】(1)物块A滑到曲面轨道下端,根据动能定理有
物块A滑到曲面轨道下端时,根据牛顿第二定律有
解得轨道对物块A的支持力为
根据牛顿第三定律得
(2)物块A刚滑上木板1时,对物块A,其所受到摩擦力
将4块木板看成整体,其与地面之间的最大静摩擦力为
由于,故物块A滑离木板1时,4块木板整体静止,对物块A,根据动能定理有
解得
(3)设物块A刚滑至第n块木板时,该木板开始滑动,该木板及后面木板受到地面的最大静摩擦力为
要使木板滑动,则有,解得
即物块A滑上第3块木板时,木板开始滑动,根据动能定理有
解得物块A刚滑至木板3时的速度为
故物块A能滑上第三块木板,并使34两块木板滑动,在此过程中
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