解题思路:(1)小球经过C点时由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出小球经过C点的速度.小球恰好到达D点时,由重力提供向心力,求出小球经过D点的速度,再根据动能定理求解物块从C至D克服阻力做功.
(2)从A到B过程,由动能定理求出h.
(3)物块恰好不能越过C点时速度为零,再由动能定理求解物块在斜面上下滑的起始高度.
(1)圆周运动在C点有,N−mg=m
v2C
r ①
圆周运动在D点有,mg=m
v2D
r ②
从C至D由动能定理有,-mg•2r-Wf=[1/2m
v2D]-[1/2m
v2C] ③
联立①②③式并代入数据可解得,从C至D物块克服阻力做的功Wf=1J ④
(2)从A到B过程,物块克服阻力做的功W1=μmgcosθ•
l1
cosθ=μmgl1 ⑤
从A到C,由动能定理有,mgh−W1−μmgl2=
1
2m
v2C−0⑥
联立①⑤⑥式并代入数据可解得,h=2.4m⑦
(3)从起始到C点由动能定理有,mgh′−μmgcosθ•
h′
sinθ−μmgl2=0⑧
又[sinθ/cosθ]=[h′
l1=
3/4] ⑨
联立⑧⑨式并代入数据可解得,h'=0.6m
答:
(1)物块从C至D克服阻力做了1J功.
(2)A点离水平面的高度h为2.4m.
(3)为使物块恰好不能越过C而进入半圆形导轨内,物块在斜面上下滑的起始高度应调节为0.6m.
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: 物块做圆周运动时,根据向心力知识求解速度,根据动能定理求解阻力做功,都是常用的方法和思路.