如图所示,粗糙的斜面AB下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B,整个装置竖直放置,C是最低点,圆心角θ=37°,D与圆心O等

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  • 解题思路:(1、2)由动能定理可求得物体在C点的速度,C点物体做圆周运动,则由牛顿第二定律充当向心力可求得支持力;

    (3)由于摩擦力的作用,物体最后将在BC部分做圆周运动,在C点压力最小,根据机械能守恒定律及向心力公式即可求解.

    (1)物体P从A下滑道C的过程中,根据动能定理得:

    mgLsin37°+mgR(1-cos37°)-μmgcos37°L=

    1

    2mvC2

    解得:vC=6m/s

    (2)物体在C点,根据牛顿第二定律得:

    N-mg=m

    vC2

    R

    解得:N=4.6N

    根据牛顿第三定律可知,物体P对C点的压力为4.6N,

    (3)物体P最后在B与其等高的圆弧轨道上来回运动时,经C点压力最小,

    由B到C,根据机械能守恒得:

    mgR(1-cos37°)=[1/2mv′C

    解得:v′C=2m/s

    Nmin-mg=m

    v′C2

    R]

    解得:Nmin=1.4N

    根据牛顿第三定律可知,物体P对C点处轨道的最小压力为1.4N.

    答:(1)物体P第一次通过C点时的速度大小为6m/s;(2)物体P第一次通过C点时对轨道的压力为4.6N;(3)物体P对C点处轨道的最小压力为1.4N.

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 在考查力学问题时,常常将动能定理、机械能守恒及牛顿第二定律等综合在一起进行考查,并且常常综合平抛、圆周运动及匀变速直线运动等运动的形式.

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