如图所示,AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R.一个质量为m的物
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解题思路:①利用动能定理求摩擦力做的功;

②对圆周运动条件的分析和应用;

③圆周运动中能过最高点的条件.

(1)因为摩擦始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.

对整体过程由动能定理得

mgR•cosθ-μmgcosθ•x=0

所以总路程为x=[R/μ].

(2)对B→E过程,由动能定理得

mgR(1-cosθ)=[1/2]mvE2-------------------

FN-mg=m

V2E

R------------------②

由①②得对轨道压力:FN=(3-2cosθ)mg.

(3)设物体刚好到D点,则由向心力公式得

mg=m

V2D

R------------------③

对全过程由动能定理得

mgL′sinθ-μmgcosθ•L′-mgR(1+cosθ)=[1/2]mvD2-----------------------

由③④得最少距离L′=[3+2cosθ/2sinθ−2μcosθ]•R.

故答案为:(1)在AB轨道上通过的总路程为x=[R/μ].

(2)对圆弧轨道的压力为(3-2cosθ)mg

(3)释放点距B点的距离L′至少为[3+2cosθ/2sinθ−2μcosθ]•R.

点评:

本题考点: 向心力;动能定理的应用.

考点点评: 本题综合应用了动能定理求摩擦力做的功、圆周运动及圆周运动中能过最高点的条件,对动能定理、圆周运动部分的内容考查的较全,是圆周运动部分的一个好题.

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