如圖所示,一質(zhì)量為5.0kg的平板車靜止在光滑水平地面上,平板車的上表面距離地面高為,其右側(cè)足夠遠(yuǎn)處有一障礙物,另一質(zhì)量為kg可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊,以v0=8m/s的初速度從左端滑上平板車,同時對平板車施加一水平向右、大小為5N的恒力,當(dāng)滑塊運(yùn)動到平板車的最右端時,二者恰好相對靜止,此時撤去恒力,當(dāng)平板車碰到障礙物時立即停止運(yùn)動,滑塊水平飛離平板車后,恰能無碰撞地沿圓弧切線從點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑,已知滑塊與平板車間的動摩擦因數(shù),圓弧半徑為,圓弧所對的圓心角=,取m/s2,sin53=0.8,cos53=0.6,求:(1)平板車的長度;(2)障礙物與圓弧左端的水平距離。(3)滑塊在C點(diǎn)處對軌道的壓力大小是多少?

解析:(1)對滑塊,由牛頓第二定律得(1分)

對平板車,由牛頓第二定律得 m/s2                                 (1分)

設(shè)經(jīng)過時間,滑塊與平板車相對靜止,共同速度為,

       解得 s                  (1分)

滑塊與平板車在時間內(nèi)通過的位移分別為 ,    (1分)

則平板車的長度為 m                           (1分)

此問用其它方法如動能定理做的,只要結(jié)果正確的,同樣給這5分。

(2)設(shè)滑塊從平板車上滑出后做平拋運(yùn)動的時間為,因滑塊恰能無碰撞地沿圓弧切線從點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,對處速度進(jìn)行分解可知:

    (1分)   又m/s      得m/s       (1分)   

由公式              解得m       (2分)

(3)    (1分)

由B到C過程中由機(jī)械能守恒定律得: (1分)

在C點(diǎn)處,由牛頓第二定律得:   (1分)

由以上式子解得:                   (1分)

由牛頓第三定律得滑塊對軌道的壓力為53N    (1分)

練習(xí)冊系列答案
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(1)滑塊運(yùn)動的加速度多大?

(2)滑塊在力F作用下經(jīng)8 s通過的位移是多大?

(3)如果力F作用經(jīng)8 s后撤去,則滑塊在撤去F后還能滑行多遠(yuǎn)?

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