解题思路:(1)由牛顿第二定律求得物块在PQ上运动的加速度,根据运动学公式求得进入轨道的速度,在Q点根据牛顿第二定律求得对轨道的压力,只要压力大于等于0就能沿轨道运动,否则不能.
(2)根据机械能守恒求出滑上木板的速度,根据牛顿第二定律求出滑上木板的加速度,再根据运动学公式求出位移.
(1)物块在PQ上运动的加速度
a1=-µ1g=-1.5m/s2
进入圆周轨道时的速度为v
v2-v02=2a1l
得v2=v02+2a1l=321 m2/s2
设物块刚离开Q点时,圆轨道对物块的压力为FN,
根据牛顿定律,有FN+mg=m
v2
R
FN=m
v2
R-mg=31.1N>0
故物块能沿圆周轨道运动
(2)物块滑上木板时的速度为v1
根据机械能守恒有
[1/2]mv2+mg•2R=[1/2]mv12
得v1=19m/s
物块滑上木板时的加速度为a2
根据牛顿第二定律有
a2=-µ2g=-2m/s2
木板的加速度位a3
µ2mg-µ3(m+M)g=Ma3
a3=
μ2mg−μ3(M+m)g
M=[1/9]m/s2
设物块滑上木板经过时间t二者共速,
v1+a2t=a3t得t=9s
这时木板的位移s1=[1/2]a3t2=4.5m
它们的共同速度v2=a3t=1m/s
物块和木板一起减速的加速度a4=-µ3g=-0.1m/s2
它们减速运动的位移s2=
−v22
2a4=5m
x=s1+s2=9.5m
答:(1)物块能沿圆周轨道运动;
(2)木板滑行的最大距离x为9.5m.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系.
考点点评: 此题要求能熟练运用牛顿第二定律分析解决问题,同时要能熟练掌握匀变速运动的各种公式,此题对过程分析要求较高,属于中档题.