某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光

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  • 解题思路:本题中赛车的运动可以分为四个过程,由A至B的过程、在圆轨道上的过程、匀速直线运动和平抛运动的过程;要能越过壕沟,水平位移最小等于s,由平抛运动的规律求出赛车离开C点的速度;赛车恰好通过光滑竖直轨道时,在最高点恰好由重力提供向心力,由牛顿第二定律求出通过最高点时最小的速度,根据机械能守恒求出进入B点时的最小速度.根据动能定理求出赛车的电动机在AB段至少工作的时间;

    设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1,由平抛运动的规律

    x=v1t

    h=[1/2]gt2

    解得:v1=x

    g

    2h=5m/s

    设赛车恰好越过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v2,最低点B的速度为v3,由牛顿第二定律得

    最高点:mg=m

    v22

    R

    由机械能守恒定律得[1/2]mv22+mg•2R=[1/2]v32

    解得:v3=

    5gR=4m/s

    通过分析比较,赛车要完成比赛,在进入圆轨道前B的速度最小应该是 vmin=4m/s

    设电动机工作时间至少为t,根据功能原理得:

    Pt-fL=[1/2]mvmin2

    由此可得t=3.5s

    答:要使赛车完成比赛,电动机至少工作3.5s时间.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动;功能关系.

    考点点评: 本题是力学综合题中多过程问题,关键要将物体的运动分为四个过程,分析清楚各个过程的运动特点和受力特点,然后根据动能定理、平抛运动公式、向心力公式列式求解!

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