解题思路:(1)滑块在传送带上先加速后匀速,根据牛顿第二定律求加速度,然后根据运动学公式求加速时间和位移,再求匀速时间,得到总时间;
(2)先对从B到C过程根据机械能守恒定律求出C点速度,再根据重力和弹力的合力提供向心力,列方程求出弹力;
(1)滑块在传送带上加速运动时,由牛顿第二定律μmg=ma,得a=μg=0.3×10m/s2=3m/s2
加速到与传送带达到同速所需要的时间
t=
v0
a=[6/3s=2s
位移x1=
1
2]at2=[1/2×3×22m=6m
之后滑块做匀速运动的位移x2=L-x1=12-6m=6m
所用的时间t2=
t2
v0]=
x2
v0=
6
6s=1s
故t=t1+t2=3s.
(2)滑块由B到C的过程中机械能守恒
mgH+[1/2]mvt2=[1/2]mv02
在C点,轨道对滑块的弹力与其重力的合力为其做圆周运动提供向心力,设轨道对滑块的弹力方向竖直向下,由牛顿第二定律得,
FN+mg=m
v2C
R
解得
FN=90N
即轨道对滑块的弹力方向竖直向下,由牛顿第三定律得,滑块对轨道的压力大小为N′=N=90N,方向竖直向上.
答:(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间为3s;
(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小为90N和方向竖直向上;
点评:
本题考点: 动能定理;牛顿第二定律.
考点点评: 本题中物体在传送带上先加速后匀速运动,根据牛顿第二定律和运动学公式联立确定运动情况,滑块在细管中运动时机械能守恒,可以求出各个时刻的速度,最后结合平抛运动的位移公式列式求解.