题目内容
如图所示,一质量为5.0kg的平板车静止在光滑水平地面上,平板车的上表面距离地面高为,其右侧足够远处有一障碍物,另一质量为kg可视为质点的滑块,以v0=8m/s的初速度从左端滑上平板车,同时对平板车施加一水平向右、大小为5N的恒力,当滑块运动到平板车的最右端时,二者恰好相对静止,此时撤去恒力,当平板车碰到障碍物时立即停止运动,滑块水平飞离平板车后,恰能无碰撞地沿圆弧切线从点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑,已知滑块与平板车间的动摩擦因数,圆弧半径为,圆弧所对的圆心角=,取m/s2,sin53=0.8,cos53=0.6,求:(1)平板车的长度;(2)障碍物与圆弧左端的水平距离。(3)滑块在C点处对轨道的压力大小是多少?
解析:(1)对滑块,由牛顿第二定律得(1分)
对平板车,由牛顿第二定律得 m/s2 (1分)
设经过时间,滑块与平板车相对静止,共同速度为,
则 解得 s (1分)
滑块与平板车在时间内通过的位移分别为 , (1分)
则平板车的长度为 m (1分)
此问用其它方法如动能定理做的,只要结果正确的,同样给这5分。
(2)设滑块从平板车上滑出后做平抛运动的时间为,因滑块恰能无碰撞地沿圆弧切线从点切入光滑竖直圆弧轨道,对处速度进行分解可知:
(1分) 又m/s 得m/s (1分)
由公式 解得m (2分)
(3) (1分)
由B到C过程中由机械能守恒定律得: (1分)
在C点处,由牛顿第二定律得: (1分)
由以上式子解得: (1分)
由牛顿第三定律得滑块对轨道的压力为53N (1分)