摘要:11. 图5-3-30 如图5-3-30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)滑块到达B端时.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. 解析:(1)设滑块到达B端时速度为v. 由动能定理.得mgR=mv2 由牛顿第二定律.得FN-mg=m 联立两式.代入数值得轨道对滑块的支持力:FN=3mg=30 N. (2)当滑块滑上小车后.由牛顿第二定律.得 对滑块有:-μmg=ma1 对小车有:μmg=Ma2 设经时间t两者达到共同速度.则有:v+a1t=a2t 解得t=1 s.由于1 s<1.5 s.此时小车还未被锁定.两者的共同速度:v′=a2t=1 m/s 因此.车被锁定时.车右端距轨道B端的距离:x=a2t2+v′t′=1 m. (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Δx=t-a2t2=2 m 所以产生的内能:E=μmgΔx=6 J. (4)对滑块由动能定理.得-μmg(L-Δx)=mv″2-mv′2 滑块脱离小车后.在竖直方向有:h=gt″2 所以.滑块落地点离车左端的水平距离:x′=v″t″=0.16 m. 答案:6 J (4)0.16 m

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