如图所示,AB为半径R=0.8m的1/4光滑圆弧轨道,下端B恰与小车右端平滑对接.小车质量M=3kg,车长L=2.06m

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  • 解题思路:(1)滑块在光滑圆弧轨道下滑过程中,重力做功mgR,根据动能定理求出滑块经过B点时的速度大小.滑块经过B点时,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求解轨道的支持力.

    (2)滑块滑上小车后做匀减速运动,根据牛顿第二定律分别求出滑块和小车的加速度,根据速度公式求出两者速度相等所经历的时间,分析1.5s时间内小车是否被锁定.小车被锁定后,滑块继续做匀减速运动,再由运动学公式求解车右端距轨道B端的距离.

    (1)设滑块到达B端时速度大小为v,

    由动能定理,得 mgR=[1/2]mv2,得v=

    2gR

    由牛顿第二定律得:N-mg=m

    v2

    R

    联立两式得,N=3mg=30N.

    (2)当滑块滑上小车后,做匀减速直线运动,小车做匀加速运动,由牛顿第二定律得,

    对滑块:-μmgma1

    对小车:μmg=Ma2

    解得,a1=-3m/s2,a2=1m/s2

    设经时间t两者达到共同速度,则有v+a1t=a2t

    解得 t=1s

    由于t=1s<1.5s,所以小车还未被锁定,则有共同速度为v′=a2t=1m/s

    故小车被锁定时,车右端距轨道B端的距离为S=

    1

    2a2t2+v′t′,t′=0.5s

    代入解得 S=1m.

    答:(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小为3mg;

    (2)车被锁定时,车右端距轨道B端的距离是1m.

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 本题中第1问的结果N=3mg,作为经验结果要记住.第2问,要根据牛顿第二定律和运动学公式,通过计算分析小车的状态,再求解车右端距轨道B端的距离,考查分析物体运动情况的能力.