如图所示,质量为m=lkg的小物块放于小车的左端,小车长为L=3.6m、质量为M=lkg.物块与小车间动摩擦因数为μ=0
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解题思路:(1)应用动能定理、牛顿第二定律求出支持力,然后求出压力;

(2)由机械能守恒定律分析答题;

(3)由牛顿第二定律与运动学公式可以求出运动时间.

(1)物块到达P点过程中,由动能定理得:-μmgL=[1/2]mv2-[1/2]mv02

在P点,由牛顿第二定律得:FN1-mg=m

v2

R,

联立并代入数据得:FN1=30N,

由牛顿第三定律可知,压力为30N,方向竖直向下;

(2)物块滑上圆形轨道过程中,由机械能守恒定律得:[1/2]mv2=mgh,

解得:h=3.2m=R,

此时物体与轨道间没有作用力,水平面对轨道的支持力为:

FN2=Mg=10×10=100N;

(3)由(1)可解得:v=8m/s,

物块会沿圆轨道滑回到P点,且速度大小不变,物块在小车上滑动时,由牛顿第二定律得:μmg=ma1

物块向右滑动时,v=v0-a1t1

联立并代入数据得:t1=0.4s;

物块向左滑动时,设物块最终停在小车上,两者速度相等,对小车,由牛顿第二定律得:μmg=Ma2

由运动学公式得:v-a1t2=a2t2

s1=vt2-[1/2]a1t22,s2=[1/2]a2t22,△s=s1-s2

解得:△s=3.2m<L,符合题意,

解得:t2=0.8s,

则运动时间:t=t1+t2=0.4+0.8=1.2s;

答:(1)物块刚进入半圆轨道时对轨道的压力为30N,方向竖直向下;

(2)物块至运动过程中的最高点时,水平面对圆形轨道支持力的大小为100N;

(3)物块在小车上滑动的时间为1.2s.

点评:

本题考点: 动能定理;向心力.

考点点评: 本题是一道力学综合题,物体运动过程复杂,难度较大,分析清楚物体运动过程是正确 解题的前提与关键,解题时要注意假设法的应用;分析清楚物体运动过程后,应用动能定律、牛顿第二定律、机械能守恒定律、运动学公式即可正确解题.

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