如图所示,竖直放置的斜面AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切,圆弧半径为R,圆心与A、D在同一水平面上,∠COB=

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  • 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.

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