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:本题赛车的运动可以分为三个过程,由A至B的过程可以运用动能定理列式,在圆轨道上的过程机械能守恒,也可以用动能定理列式,以及平抛运动的过程;本题有两个约束条件,即要能越过壕沟,同时要能到达轨道的最高点.

    设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1,由平抛运动的规律

    s=v1t

    h=[1/2]gt2

    解得

    v1=s

    g

    2h=2.5×

    10

    2×1.25=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,最低点的速度为v3,由牛顿第二定律及机械能守恒定律

    mg=m

    v22

    R

    [1/2]m

    v23=[1/2]m

    v22+mg(2R)

    解得:

    v3=

    5gR=

    5×10×0.32=4m/s

    由于B点以后的轨道均为光滑,故轨道最低点速度应该等于平抛的初速度,通过分析比较,赛车要完成比赛,在进入圆轨道前的速度最小应该是:

    vmin=4m/s

    设电动机工作时间至少为t,根据功能原理

    pt-fL=[1/2]m

    v2min

    由此可得:

    t=2.53s

    即要使赛车完成比赛,电动机至少工作2.53s的时间.

    点评:

    本题考点: 功能关系;牛顿第二定律;平抛运动;机械能守恒定律.

    考点点评: 本题是力电综合问题,关键要将物体的运动分为三个过程,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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