题目内容

素有“陆地冲浪”之称的滑板运动已深受广大青少年喜爱.如图所示是由足够长的斜直轨道,半径R1=2 m的凹形圆弧轨道和半径R2=3.6 m的凸形圆弧轨道三部分组成的模拟滑板组合轨道.这三部分轨道依次平滑连接,且处于同一竖直平面内.其中M点为凹形圆弧轨道的最低点,N点为凸形圆弧轨道的最高点,凸形圆弧轨道的圆心O与M点在同一水平面上.一可视为质点,质量为m=1 kg的滑板从斜直轨道上的P点无初速度滑下,经M点滑向N点,P点距水平面的高度h=3.2 m,不计一切阻力,g取10 m/s2.求: (1)滑板滑至M点时的速度;

(2)滑板滑至M点时,轨道对滑板的支持力;

(3)若滑板滑至N点时对轨道恰好无压力,则滑板的下滑点P距水平面的高度.

 (1)8 m/s (2)42 N (3)5.4 m

解析 (1)对滑板由P点滑至M点,由机械能守恒得mgh=mv  所以vM=8 m/s.

(2)对滑板滑至M点时受力分析,由牛顿第二定律得FN-mg=m  所以FN=42 N.

(3)滑板滑至N点时对轨道恰好无压力,则有mg=m得vN=6 m/s

滑板从P点到N点机械能守恒,则有  mgh′=mgR2+mv   解得h′=5.4 m

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