如图甲所示,一足够长、与水平面夹角θ=53°的倾斜轨道与竖直面内的光滑圆轨道相接,圆轨道的半径为R,其最低点为A,最高点为B。可视为质点的物块与斜轨间有摩擦,物块从斜轨上某处由静止释放,到达B点时与轨道间压力的大小F与释放的位置距最低点的高度h的关系图象如图乙所示,不计小球通过A点时的能量损失,重力加速度g=10m/s2,sin53°=,cos53°=
,求:
(1)物块与斜轨间的动摩擦因数μ;
(2)物块的质量m。
如图甲所示,一足够长、与水平面夹角θ=53°的倾斜轨道与竖直面内的光滑圆轨道相接,圆轨道的半径为R,其最低点为A,最高点为B。可视为质点的物块与斜轨间有摩擦,物块从斜轨上某处由静止释放,到达B点时与轨道间压力的大小F与释放的位置距最低点的高度h的关系图象如图乙所示,不计小球通过A点时的能量损失,重力加速度g=10m/s2,sin53°=,cos53°=
,求:
(1)物块与斜轨间的动摩擦因数μ;
(2)物块的质量m。
(1) (2)0.2kg
[解析] (1)由题图乙知,当h1=5R时,物块到达B点时与轨道间压力的大小为0,设此时物块在B点的速度大小为v1,则:
mg=
对物块从释放至到达B点的过程,由动能定理得:
mg(h1-2R)-μmgcosθ=
mv
解得:μ=
(2)设物块从距最低点高为h处释放后到达B点时速度的大小为v,则:
F+mg=
对物块从释放至到达B点的过程,由动能定理得:
mg(h-2R)-μmgcosθ=
mv2
解得:F=-5mg
则F-h图线的斜率k=
由题图乙可知k=
解得:m=0.2kg