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∠BOC=37°,D与圆

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  • 解题思路:(1)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;

    (2)从C到E由动能定理可求得AE的竖直高度,从而求出D到E的高度;

    (3)由于摩擦力的作用,物体最后将在BC部分做圆周运动,

    (1)物体P从A下滑经B到C过程中根据动能定理:

    1

    2mυ02−0=mg(Lsin37°+R−Rcos37°)−μmgLcos37°

    υ0=

    2g(Lsin37°+R−Rcos37°)−2μgLcos37°=

    18m/s=4.24m/s

    经C点时NC −mg=m

    υ20

    RNc=mg+m

    υ2c

    R=4.6N

    根据牛顿第三定律,P对C点的压力N′c=Nc=4.6N

    (2))从C到E机械能守恒[1/2m

    υ2c=mg(R+hED)

    E与D间高度差hED=−

    υ2c

    2g−R=0.4m

    (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mgR(1−cos37°)=

    1

    2mυ

    ′2c]

    υc=

    2gR(1−cos37°)=

    2m/s

    Ncz=mg+m

    υ

    ′2c

    R

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;牛顿第三定律;机械能守恒定律.

    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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