Question

【題目】如圖所示,AB為半徑R=0.8m的四分之一光滑圓弧軌道,下端B恰與小車右端平滑對接.小車質量M=3kg,車足夠長,車上表面距地面的高度h=0.2m,現有一質量m=1kg的滑塊,由軌道頂端無初速度釋放,滑到B端后沖上小車.已知地面光滑,滑塊與小車上表面間的動摩擦因數μ=0.3,當車運動了t0=1.5s時,車被地面裝置鎖定(g=10m/s2).試求:

（1）滑塊到達B端時,軌道對它支持力的大小;

（2）車被鎖定時,車右端距軌道B端的距離;

（3）從車開始運動到被鎖定的過程中,滑塊與車面間由于摩擦而產生的熱量.

Answer 1

【答案】（1）30 N（2）1 m （3）6 J

【解析】

(1)設滑塊到達B端時速度為v，由機械能守恒定律，得

由牛頓第二定律，得

聯立兩式，代入數值解得

(2)當滑塊滑上小車后，由牛頓第二定律，對滑塊有

對小車有

設經時間t兩者達到共同速度，則有

解得

由于1s＜1.5s，此時小車還未被鎖定，兩者的共同速度

兩者一起勻速運動，直到小車被鎖定，故車被鎖定時，車右端距軌道B端的距離

(3)從車開始運動到被鎖定的過程中，滑塊相對小車滑動的距離

故產生的內能