如图所示,半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另
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解题思路:(1)物块从A到B做平抛运动,由平抛规律可求得B点的速度;由机械能守恒可求得C点的速度;由向心力公式可求得物块在C点受到的支持力,由牛顿第三定律可求得对轨道的压力;

(2)由牛顿第二定律可求得物块和木板的加速度,要使物块不掉下去,两物体最后应达到相同速度并且刚好到达最右端,由运动学公式可求得木板的长度.

(1)设物块经过B点时的速度为vB,则vBsin 37°=v0

设物块经过C点的速度为vC,由机械能守恒得:

[1/2]mv

2B+mg(R+Rsin 37°)=[1/2]mv

2C

物块经过C点时,设轨道对物块的支持力为FC,根据牛顿第二定律得:

FC-mg=m

vc2

R

联立解得:FC=46N

由牛顿第三定律可知,物块经过圆轨道上的C点时对轨道的压力为46N;

(2)物块在木板上滑动时,设物块和木板的加速度大小分别为a1、a2,得:μ1mg=ma1

μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2

设物块和木板经过时间t达到共同速度v,其位移分别为x1、x2,则:

对物块有:vC-a1t=vv2-vc2=-2a1x1

对木板有:a2t=v v2=2a2x2

设木板长度至少为L,由题意得:L≥x1-x2

联立解得:L≥6 m

即木板长度至少6m才能使物块不从木板上滑下.

根据能量守恒定律有:[1/2](M+m)v2+Q=[1/2]mvc2

得:Q=18J

答:(1)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力为46N;(2)木板的长度至少为6m,物块才不会滑下.整个过程中有18J机械能损失.

点评:

本题考点: 向心力;牛顿第二定律;机械能守恒定律.

考点点评: 本题考查了动能定理、能量守恒的综合运用,对于第二问,也可以通过动量守恒求出共同的速度,也可以根据牛顿第二定律和运动学公式求出相对运动的位移大小,结合摩擦力与相对位移的乘积等于产生热量求出热量的大小.

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