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精英家教网如图所示,半径R=0.8m的光滑 
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 圆弧轨道固定在光滑水平面上,轨道上方的A有一个可视为质点的质量m=1kg的小物块,小物块由静止开始下落后打在圆弧轨道的B点,假设在该瞬间碰撞过程中,小物块沿半径方向的分速度立刻减为零,而沿切线方向的分速度不变,此后小物块将沿圆弧轨道下滑,已知A点与轨道圆心O的连线长也为R,且AO连线与水平方向夹角θ=30°,在轨道末端C点紧靠一质量M=3kg的长木板,木板上表面与圆弧轨道末端的切线相平,小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3,(g取
10m/s2).求:
(1)小物块刚到达B点时的速度大小和方向
(2)要使小物块不画出长木板,木板长度L至少为多少?
分析:(1)确定出B点的位置,然后根据机械能守恒即可求出速度的大小和方向;
(2)根据整个系统水平方向动量守恒、机械能守恒便可求出小木块的最短长度.
解答:解:(1)小物块落到圆弧上的B点,B、A两点关于O点上下对称,则AB=R,
根据机械能守恒,有mgR=
1
2
mvB2
得:vB=
2gR
=4m/s                        
方向竖直向下                                   
(2)小物块到达B点后沿切线方向的分速度
vB∥=vBcosθ=2
3
m/s                
小物块从B点滑到C点,机械能守恒,取圆弧最低点C为重力势能零点,
则有   
1
2
m
v
2
B∥
+mgRsinθ=
1
2
m
v
2
C

得vC=
20
m/s                      
小物块在长木板上滑行,系统动量守恒,设小物块刚滑到木板右端时共同速度为v
则mvC=(M+m)v                    
v=
1
4
vC

滑动摩擦力对系统做功,对系统用动能定律
-μmgL=
1
2
(M+m)v2-
1
2
m
v
2
C

解得:L=2.5m       
答:小物块刚到达B点时的速度为4m/s,方向竖直向下;要使小物块不滑出长木板,木板长度L至少为2.5m.
点评:解决此类题目的关键是找出物体运动的轨迹及运动符合什么规律,然后分阶段进行求解即可解决此类为题.
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