题目内容

过山车是游乐场中常见的设施。如图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内半径R= 2.0m的圆形轨道组成,B、C分别是圆形轨道的最低点和最高点。一个质量为m=1.0kg的小滑块(可视为质点),从轨道的左侧A点以v0= 12m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L= 11.5m。小滑块与水平轨道间的动摩擦因数。圆形轨道是光滑的,水平轨道足够长。取重力加速度g=10m/s2。求:

(1)滑块经过B点时的速度大小;
(2)滑块经过C点时受到轨道的作用力大小F;
(3)滑块最终停留点D(图中未画出)与起点A的距离d。

(1)11m/s;(2)10.5N;(3)72m

解析试题分析:从A到B,根据动能定理得:?μmgL=
代入数据解得:vB=11m/s
(2)从B到C,根据机械能守恒得:
小滑块在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F,根据牛顿第二定律有:
代入数据解得:F=10.5N;
(3)小滑块在整个运动的过程中,摩擦力做功与小滑块动能的变化.
得:?μmgx=0?得:x=72m;
考点:动能定理;牛顿第二定律;机械能守恒定律

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