(2013•珠海二模)如图所示,一个质量为m的长木板静止在光滑的水平面上,并与半径为R的[1/4]光滑圆弧形固定轨道接触

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  • 解题思路:(1)滑块下滑过程机械能守恒,先根据守恒定律求解A点速度;再A点重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解支持力;最后根据牛顿第三定律求解压力;

    (2)先假设S足够大,最后滑块与木板有共同速度,根据动量守恒定律求解出共同速度;然后对木板运用动能定理列式求解木板滑动的距离;

    最后分情况讨论;

    (3)滑块最终和长木板一起静止在地面上,根据功能关系列式求解.

    (1)滑块从轨道的最高点到最低点,机械能守恒,设到达A点的速度为vA

    1

    22mvA2=2mgR①

    得:vA=

    2gR②

    在A点有:NA−2mg=

    2mvA2

    R③

    由②③得:NA=6mg④

    由牛顿第三定律,滑块在A点对轨道的压力 NA′=6mg⑤

    (2)若第一次碰撞前的瞬间,滑块与木板达到共同速度v,

    则:(2m+m)v=2mvA

    μ2mgS=

    1

    2mv2⑦

    由②⑥⑦得:S=

    2R

    9μ⑧

    ⅰ.若S≥

    2R

    9μ,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为v=

    2

    3

    2gR⑨

    ⅱ.若S<

    2R

    9μ,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为v'

    则:[1/2mv′2=μ2mgS⑩

    得:v'=2

    μgS]

    (3)因为S足够大,每次碰前滑块与木板共速;因为M<m,每次碰后系统的总动量方向向右,要使滑块不滑离长木板,最终木板停在墙边,滑块停在木板上.

    由能量守恒得:μ2mgL≥

    1

    22mvA2

    解得:L≥

    R

    μ

    答:(1)滑块到达A点时对轨道的压力的大小为6mg;

    (2)长木板与墙第一次碰撞前的速度v与S的关系:

    若S≥

    2R

    9μ,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为v=

    2

    3

    2gR;

    若S<

    2R

    9μ,木板与墙第一次碰前瞬间的速度为v'=2

    μgS;

    (3)若S足够大,为了使滑块不滑离长木板,板长L应满足L≥

    R

    μ的条件.

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律;牛顿第三定律;机械能守恒定律.

    考点点评: 本题考查了机械能守恒定律和动量守恒定律,还要根据“一对滑动摩擦力做功等于系统内能增加量”列式,涉及的知识点较多,对学生的能力要求较强.

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