解题思路:(1)对N到A过程运用动能定理,求出初速度的大小.
(2)根据动能定律求出滑块在B点时的速度,结合牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出滑块对圆弧的压力大小.
(3)根据牛顿第二定律和运动学公式求出离开木板的速度,结合高度求出平抛运动的时间,从而得出水平位移的表达式,通过数学知识求出△L为多少时,落地点距离O点最远.
(1)由动能定理可知:μmgL+mgR=
1
2mv02
代入数据解得:v0=2
2m/s.
(2)根据动能定理有:−μmgL=
1
2mvB2−
1
2mv02
由向心力公式可知:F−mg=m
vB2
R
联立解得:F=30 N
由牛顿第三定律知:滑块滑至B点时对圆弧的压力为30 N,方向竖直向下.
(3)由牛顿第二定律可知:μmg=ma
根据平抛运动规律有:h=
1
2gt2
解得:t=
2h
g=0.4s.
由运动学公式可知:v02−v2=2a(L−△L)
v=
v02−2μg(L−△L)=2
△L.
由平抛运动规律和几何关系:xOP=L-△L+v•t=1-△L+0.8
△L=1−(
△L)2−0.8
△L
解得当
△L=0.4时,△L=0.16 m时,xOP最大.
答:(1)滑块从N点滑到板上时初速度的速度大小为2
2m/s;
(2)从A点滑回到圆弧的B点时对圆弧的压力为30N.
(3)△L=0.16 m时,xOP最大.
点评:
本题考点: 动能定理;向心力.
考点点评: 本题考查了动能定理、牛顿定律和运动学公式的综合,涉及到圆周运动、平抛运动、匀变速直线运动,综合性较强,对于这类题型,关键理清物块的运动规律,选择合适的规律进行求解.