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小明同学设计了如图所示游戏装置,该装置由固定在水平地面上倾角θ=37°且动摩擦因数为μ1=0.5的倾斜轨道BCEF、接触面光滑的螺旋圆形轨道CDGE、以及静止在光滑的水平面上的长木板组成,木板左端紧靠轨道右端且与轨道点等高但不粘连,所有接触处均平滑连接,螺旋圆形轨道与轨道BC、EF相切于C(E)处,切点到水平地面的高度为1.2R。从B的左上方A点以某一初速度水平抛出一质量m=2kg的物块(可视为质点),物块恰好能从B点无碰撞进入倾斜轨道BC,并通过螺旋圆形轨道最低点D后,经倾斜轨道EF后滑上长木板。已知长木板的质量M=6kg、h0=1.8m、R=2m、h1=6.6m,空气阻力不计,g取10m/s2。求:

(1)物块从A点抛出时速度v0的大小;
(2)物块经过螺旋圆形轨道低点D时对轨道的压力;
(3)若物块与长木板之间的动摩擦因数μ2=0.6,且物块恰好不滑出长木板,求此过程中物块与长木板系统产生的热量;若长木板固定不动,且物块和木板是某种特殊材料,物块在木板上运动受到的水平阻力(与摩擦力类似)大小与物块速度大小v成正比,即Ff=kv,k=3kg/s,要使物块不滑出长木板,长木板至少为多长。

【答案】(1)物块从A点抛出时速度v0=8m/s;
(2)物块经过螺旋圆形轨道低点D时对轨道的压力大小为156N,方向竖直向下;
(3)物块与长木板系统产生的热量108J;长木板至少长8m。
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:142引用:3难度:0.3
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