题目内容
一个平板小车置于光滑水平面上,其右端恰好和一个轨道半径R=0.8m的
光滑圆弧轨道AB的底端等高对接,如图所示。现将一质量m=1.0kg的小滑块,由轨道顶端A点无初速释放,滑块滑到B端后冲上小车。已知小车的质量M=3.0kg,长L=2.06m,滑块与小车上表面间的动摩擦因数
=0.3,取g=10m/s2。试求:
(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;
(2)小车运动1.5s时,车右端距轨道B端的距离;
(3)滑块与车面间由于摩擦而产生的内能。
参考答案:
(1)滑块从A端下滑到B端,由机械能守恒定律得:
解得v0=4m/s (2分)
在B点由牛顿第二定律得:FN-mg=
,解得轨道对滑块的支持力大小FN=30N(2分)
(2)滑块滑上小车后,由牛顿第二定律得:
对m:-
(1分)
对M:
(1分)
当m、M速度相等时,有:
(1分)
联立解得:t1=1s (1分)
此时m经过的位移:
(1分)
M经过的位移:
(1分)
m相对M经过的位移:
(1分)
联立解得:
2m (1分)
此时滑块未离开小车,此后一起匀速运动
经过时间t-t1发生位移为:
(1分)
解得小车经过1.5s离B端的距离为:s=s2+s3=1m (1分)
(3)滑块与车面间由于摩擦而产生的内能:
(2分)
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