题目内容

【题目】某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟.已知赛车质量m=0.1kg,通电后以额定功率P=1.5W工作,进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不记.图中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,s=1.50m.问:要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(取g=10m/s2

【答案】解:根据牛顿第二定律得,小球通过最高点的最小速度为v1′,根据mg=m ,得
根据动能定理得,mg2R=
解得v1=4m/s.
为保证过最高点,到达B点的速度至少为v1=4m/s
根据h= 得,t′=
则平抛运动的初速度
为保证越过壕沟,到达B点的速度至少为v2=3m/s
因此赛车到达B点的速度至少为:v=v1=4m/s
从A到B对赛车用动能定理:
解得t≥2.54s
答:要使赛车完成比赛,电动机至少工作2.54s
【解析】通过牛顿第二定律和动能定理求出小球要越过圆轨道最高点在B点的速度,通过平抛运动的轨道求出通过B点的速度,从而确定通过B点的最小速度,根据动能定理求出要使赛车完成比赛,电动机至少工作的时间.

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