(2013•宁波二模)如图所示,用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内,其弯曲部分是由两个半径均为R的半
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解题思路:(1)小车离开A后做平抛运动,根据竖直方向的分运动可以求出小车的运动时间与竖直分速度,然后在C点根据运动的合成与分解可以求出小车的速度;

(2)小车在A点做圆周运动,由牛顿第二定律求出求出轨道对小车的支持力,然后由牛顿第三定律求出小车对轨道的压力;

(3)从D到A只有重力做功,机械能守恒,应用机械能守恒定律可以求出D点的速度,从E到D应用动能定理可以求出小车的功率.

(1)小车到达A点时的速度为vA,离开A点后做平抛运动,落到C点时,

竖直方向上:h═3R=[1/2]gt2

小车到达C点时的竖直分速度:vy=gt,

在C点tan30°=

vA

vy,v=

v2A+

v2y,

解得:v=2

2gR,vA=

2gR;

(2)小车在A点的速度vA=

2gR,

在A点,由牛顿第二定律得:mg+F=m

v2A

R,

解得:F=mg,方向竖直向下,

由牛顿第三定律可知,小车对轨道的压力F′=F=mg,竖直向上;

(3)从D到A过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:

[1/2]mvD2=mg•4R+[1/2]mvA2

小车从E到D的过程,由动能定理得:

Pt-μmgx0=[1/2]mvD2

解得:P=

μmgx0+5mgR

t;

答:(1)小车到达C点时的速度大小为2

点评:

本题考点: 机械能守恒定律;向心力.

考点点评: 小车的运动过程较为复杂,分析清楚小车的运动过程是正确解题的前提与关键;对小车应用运动的合成与分解、牛顿第二定律、机械能守恒定律、动能定理即可正确解题.

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