如图18所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5m,物块A以v0=6m/s的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A、B的质量均为m=1kg(重力加速度g取10m/s2;A、B视为质点,碰撞时间极短)。
61.A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F;
62.碰后AB最终停止在第k个粗糙段上,求k的数值;
63.碰后AB滑至第n个(n<k)光滑段上的速度vn与n的关系式。
v=4m/s F=22N
由题知,A从水平导轨滑至圆轨道最高点Q,设Q点速度为v ,由机械能守恒定律有
代入数据可得v=4m/s
而 m/s < 4 m/s ,
故在Q点,由向心力公式及牛顿第二定律有:
F+mg=
代入数据得F=22N
由动能定理(机械能守恒定律)求出速度v,然后根据牛顿第二定律列方程求出力F。
(机械能守恒定律列方程。
k=45
A撞B,由动量守恒定律有
mv0=2mv共
代入数据得v共=3 m/s
设碰后AB最终停止时摩擦总距离为x,则由动能定理有
代入数据有x=4.5m
则有题可得=45
由动量守恒定律求出共同速度,然后由动能定理最终停止时摩擦总距离为x,则
摩擦力做功的特点,只与路程有关。
【答案】vn=m/s(其中n=1、2、3、…、44)
碰后AB滑至第n个(n
可得vn=(n
【解题思路】由动能定理列方程求解。
【易错点】滑至第n个(n