题目内容

如图所示,AB为半径R=0.8 m的1/4光滑圆弧轨道,下端B恰与小车右端平滑对接.小车质量M=3 kg,车长L=2.06 m,车上表面距地面的高度h=0.2 m.现有一质量m=1 kg的滑块,由轨道顶端无初速释放,滑到B端后冲上小车.已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,当车运行了1.5 s时,车被地面装置锁定.(g=10 m/s2)试求:

(1)滑块刚到达B端瞬间,轨道对它支持力的大小;
(2)车被锁定时,车右端距轨道B端的距离;
(3)从车开始运动到被锁定的过程中,滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小;
(4)滑块落地点离车左端的水平距离.

(1)30 N (2)1 m (3)6 J (4)0.16 m

解析试题分析:解析:(1)设滑块到达B端时速度为v,
由动能定理,得
由牛顿第二定律,得
联立两式,代入数值得轨道对滑块的支持力:.
(2)当滑块滑上小车后,由牛顿第二定律,得
对滑块有:
对小车有:
设经时间t两者达到共同速度,则有:
解得t=1s.由于1s<1.5 s,此时小车还未被锁定,两者的共同速度:
因此,车被锁定时,车右端距轨道B端的距离:.
(3)从车开始运动到被锁定的过程中,滑块相对小车滑动的距离 
所以产生的内能:.
(4)对滑块由动能定理,得
滑块脱离小车后,在竖直方向有:
所以,滑块落地点离车左端的水平距离:.
考点:力学综合问题
点评:本题涉及到机械能守恒、竖直平面内圆周运动、牛顿第二定律、运动学公式、动能定理、功能关系、平抛运动等重要知识点,是一道典型的力学综合问题。

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