题目内容


如图所示,固定的光滑平台左端固定有一光滑的半圆轨道,轨道半径为R,平台上静止放着两个滑块A、B,其质量mA=m,mB=2m,两滑块间夹有少量炸药.平台右侧有一小车,静止在光滑的水平地面上,小车质量M=3m,车长L=2R,车面与平台的台面等高,车面粗糙,动摩擦因数μ=0.2,右侧地面上有一立桩,立桩与小车右端的距离为S,S在0<S<2R的范围内取值,当小车运动到立桩处立即被牢固粘连。点燃炸药后,滑块A恰好能够通过半圆轨道的最高点D,滑块B冲上小车.两滑块都可以看作质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个滑块的速度方向在同一水平直线上,重力加速度为g=10m/s2.求:

(1)滑块A在半圆轨道最低点C受到轨道的支持力FN。

(2)炸药爆炸后滑块B的速度大小vB。

(3)请讨论滑块B从滑上小车在小车上运动的过程中,克服摩擦力做的功Wf与S的关系。


 ⑴     ⑵

⑶当时,滑块B克服摩擦力做功为

当时,滑块会滑离小车,滑块B克服摩擦力做功为

(1)以水平向右为正方向,设爆炸后滑块A的速度大小为VA,

滑块A在半圆轨道运动,设到达最高点的速度为VAD,则 ,  得

滑块A在半圆轨道运动过程中,据动能定理:

得:

滑块A在半圆轨道最低点:,得:

(2)A、B爆炸过程动量守恒,则,得:

(3)、滑块B滑上小车直到与小车共速的过程中,动量守恒:

得:

滑块B从滑上小车到共速时的位移为

小车从开始运动到共速时的位移为

滑块B相对小车的位移为:,滑块B未掉下小车。

讨论:当时,滑块B从滑上小车到共速时克服摩擦力做功为

                         

然后滑块B做匀减速运动直到停下的位移为,滑块会从小车滑离。

则滑块共速后在小车运动时克服摩擦力做功为

所以,当时,滑块B克服摩擦力做功为

 当时,滑块会滑离小车,滑块B克服摩擦力做功为


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