解题思路:(1)在运动的过程中只有车的重力做功,根据动能定理可以求得车到达最低点的速度的大小;
(2)由机械能守恒可以求得车在C点的速度的大小,再根据向心力的公式可以求得轨道对车的作用力的大小;
(3)当过山车经过C点时对轨道恰好无压力,说明此时恰好只有车的重力作为向心力,从而可以求得车在C点的速度的大小,再由动能定理可以求得阻力做的功.
(1)由mgh=
1
2mv2
可知 V=
2gh=20m/s,
(2)A到C的过程中,由机械能守恒可知:mg(h−2r)=
1
2m
V2c,
解得 Vc=
2g(h−2r)=10
2m/s,
在C点时由:F+mg=m
V2c
r
解答 F=1500N.
(3)A到C的过程中,由动能定理可知:mg(h−2r)−W=
1
2m
V2c(1)
又因为山车经过C点时对轨道恰好无压力,所以:mg=m
V2c
r(2)
由(1)(2)可知:W=mg(h−2r)−
1
2m
V2c
=mg(h−2r)−
1
2mgr
=3750J,
答:(1)经过最低点B时的速度为20m/s.
(2)当过山车经过圆形轨道最高点C时,轨道对车的作用力为1500N.
(3)过山车从A点运动至C点的过程中,克服阻力做的功为3750J.
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用.
考点点评: 解答本题的关键在于理解“过山车经过C点时对轨道恰好无压力”这句话的含义,本题属于圆周运动中绳的模型,在最高点时应该是重力恰好做为圆周运动的向心力,对于圆周运动中的两种模型一定要牢牢的掌握住.