题目内容
(18分)如图,水平地面和半圆轨道面均光滑,质量M=1kg的小车静止在地面上,小车上表面与
m的半圆轨道最低点P的切线相平。现有一质量m=2kg的滑块(可视为质点)以
=7.5m/s的初速度滑上小车左端,二者共速时滑块刚好在小车的最右边缘,此时小车还未与墙壁碰撞,当小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上,滑块则离开小车进入圆轨道并顺着圆轨道往上运动,已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2.求:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241409087956484.jpg)
(1)小车与墙壁碰撞前的速度大小
;
(2)小车需要满足的长度L;
(3)请判断滑块能否经过圆轨道的最高点Q,说明理由。
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140908483446.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140908686323.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241409087956484.jpg)
(1)小车与墙壁碰撞前的速度大小
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140908810298.png)
(2)小车需要满足的长度L;
(3)请判断滑块能否经过圆轨道的最高点Q,说明理由。
(1)5m/s(2)3.75m(3)能
(1)设滑块与小车的共同速度为v1,滑块与小车相对运动过程中动量守恒,有:
……………………………………………(2分)
代入数据解得:
=5m/s …………………………………………………(2分)
(2)设小车的最小长度为L1,由系统能量守恒定律,有:
……………………………………………(2分)
代入数据解得:L= 3.75m ………………………………………………………(2分)
(3)若滑块恰能滑过圆的最高点的速度为v,则有:
………………………………………………………………(2分)
解得:
m/s …………………………………………………………(2分)
滑块从P运动到Q的过程,根据机械能守恒定律,有:
……………………………………………………(2分)
代入数据解得:
m/s ……………………………………………………(2分)
>
,说明滑块能过最高点Q。……………………………………………(2分)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140908888803.png)
代入数据解得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140908810298.png)
(2)设小车的最小长度为L1,由系统能量守恒定律,有:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241409089981270.png)
代入数据解得:L= 3.75m ………………………………………………………(2分)
(3)若滑块恰能滑过圆的最高点的速度为v,则有:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140909122713.png)
解得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140909325599.png)
滑块从P运动到Q的过程,根据机械能守恒定律,有:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241409094661034.png)
代入数据解得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140909528435.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140909606330.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824140909684265.png)
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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