如图所示,一遥控电动玩具车(可看作质点)以1.0m/s的初速度沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台,若玩具车冲上高台的过

1个回答

  • 解题思路:(1)离开平台做平抛运动,结合进入圆弧轨道的速度方向,结合平抛运动的规律,求出平抛运动的初速度,对玩具车冲上高台顶部的过程运用动能定理,求出摩擦力做的功.

    (2)根据最低点的压力,结合牛顿第二定律求出最低点的速度,对A到最低点运用动能定理,求出玩具车从A到O的过程中摩擦力做的功.

    (3)对A到最高点的过程运用动能定理,求出倾斜轨道的最小高度.

    (1)玩具车从顶端飞出做平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动,

    由运动学公式得,vy=

    2gh=4m/s,

    玩具车无碰撞地沿圆弧切线从A点切入竖直圆弧轨道,说明玩具车到A点时的速度方向沿圆弧轨道的切线方向,

    作出速度的平行四边形,解三角形得,v1=3m/s,vA=5m/s.

    对玩具车从高台底端到高台顶端的过程,根据动能定理列式得,

    Pt-mgh+Wf=

    1

    2mv12−

    1

    2mv02,

    解得Wf=-5.4J.

    (2)在O点对玩具车受力分析,根据圆周运动的特点得,N−mg=m

    v2

    R

    从A到O的过程中根据动能定理得,mgR(1-cos53°)+Wf′=

    1

    2mv2−

    1

    2mvA2

    联立解得Wf′=-2.7J.

    (3)设倾斜轨道至少高H,从A点到最高点,

    对人和车根据动能定理列式得,−mgH+2Wf′−μmgcos53°×

    H

    sin53°=0-

    1

    2mvA2

    解得H=0.73m.

    答:(1)玩具车冲上高台顶部的过程中,摩擦力做了-5.4J的功;

    (2)玩具车从A到O的过程中摩擦力做了-2.7J的功;

    (3)倾斜轨道至少0.73m,才能保证玩具车不会飞出.

    点评:

    本题考点: 动能定理;平抛运动;向心力.

    考点点评: 本题考查了动能定理和平抛运动、圆周运动的综合,知道圆周运动向心力的来源,平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律是解决本题的关键.

相关问题