解题思路:(1)分析摩擦力做功,小物体的机械能不断减小,即可判断出小物体最后所处的运动状态;
(2)根据动能定理求解小物体第一次过C点的速度;
(3)由几何知识得知,斜面的倾角等于30°.物体从A点无初速度滑下后,由于克服摩擦力做功,物体在斜面上运动时机械能不断减小,到达的最大高度越来越小,最终在BE圆弧上来回运动,到达B点的速度为零.物体在斜面上运动时摩擦力大小为μmgcosθ,总是做负功,滑动摩擦力做的总功与总路程成正比,根据动能定理求解总路程.
(4)当物体第一次经过C点时,速度最大,对C点的压力最大,当最后稳定后,物体在BE之间运动时,经过C点时速度最小,物体对C点的压力最小,根据动能定理求出最大速度和最小速度,再由牛顿运动定律求解最大压力和最小压力.
(1)由于小物体在斜面上运动时克服摩擦力做功,其机械能不断减小,故小物体最后所处的运动状态:在BE间来回振动,如图.
(2)根据动能定理得:
mgR-μmgcosθ•Rcotθ=[1/2m
v2C]
解得,vC=
2gR−2μgRcosθcotθ
(3)设物体在斜面上滑行的总路程为S.对物体从A到B(或E)的过程,应用动能定理得
mgRcosθ-μmgcosθS=0
解得 S=[R/μ]
(4)在最低点,支持力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
N-mg=m
v2C
R
第一次过C点时压力最大,最大压力为N′=N=mg+m
v2C
R=mg(3-2μg[cosθ/tanθ]);
当最后稳定后,物体在BE之间运动时,设物体经过C点的速度为vC1,由动能定理得
mgR(1-cosθ)=[1/2m
v2C1]
在最低点,有N1-mg=m
v2C1
R
最终过C时的压力最小,最小压力为N1′=N1=mg+m
v2C1
R=mg(3-2cosθ)
答:
(1)试分析小物体最后所处的运动状态;
(2)小物体第一次过C点的速度为
2gR−2μgRcosθcotθ;
(3)小物体在斜面上能够通过的总路程为[R/μ];
(4)小物体通过C点时,对C点的最大压力为mg(3-2μg[cosθ/tanθ]),最小压力为mg(3-2cosθ).
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: 本题关键要分析清楚滑块的运动规律,然后根据动能定理求解速度,根据牛顿第二定律和向心力公式求解弹力.