解题思路:(1)对滑块从A到B的过程作为研究的过程,运用动能定理求出滑块到达B处时的速度大小.
(2)根据牛顿第二定律求出滑块在水平轨道AB上运动前2m过程中加速度,根据运动学公式求出运动的时间.
(3)滑块沿半圆弧轨道内侧上滑,并恰好能达到最高点C,知最高点弹力为零,根据牛顿第二定律求出临界的速度,根据动能定理求出滑块在半圆轨道上克服摩擦力所做的功.
(1)滑块从A到B的过程中,由动能定理
F1x1-F2x3-μmgx=[1/2m
v2B]
即 20×2-10×1-0.25×1×10×4=[1/2
v2B]
得:vB=2
10(m/s)
(2)在前2m内:F1-μmg=ma1
且x1=[1/2a1
t21]
解得:t1=
8
35(s)
(3)当滑块恰好能到达C点时,应有:mg=m
v2c
R
滑块从B到C的过程中,由动能定理:W−mg2R=
1
2m
v2C−
1
2m
v2B
得:W=-5(J) 即克服摩擦力做功为5J.
答:(1)滑块到达B处时的速度大小为2
10m/s.
(2)滑块在水平轨道AB上运动前2m过程中所需的时间为
8
35s.
(3)滑块在半圆轨道上克服摩擦力所做的功为5J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;匀变速直线运动的速度与时间的关系;牛顿第二定律.
考点点评: 本题综合考查了牛顿第二定律、动能定理,并与直线运动、圆周运动相结合,综合性较强,是一道好题.