(2012?广东一模)如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨

(2012?广东一模)如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,在最低点B与水平轨道BC相切,BC的长度是圆弧半径的5倍,整个轨道处于同一竖直平面内.可视为质点的质量为m物块从A点无初速度释放,先沿小车圆弧轨道滑下,然后沿水平轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出.已知小车的质量是物块的3倍,不考虑空气阻力(重力加速度为g).求(1)物块到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力的大小(2)物块与水平轨道BC间的动摩擦因数μ
2026年09月26日 09:31
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网友(1):

(1)设圆弧轨道半径为R,取B点所在平面为重力势能零点,
由机械能守恒定律:mgR=

1
2
mv2
设在B点轨道对物块的支持力为FN,
根据牛顿第二定律:FN-mg=
mv2
R

得:FN=3mg                                                               
设在B点物块对轨道的压力为FN′,根据牛顿第三定律得:
FN′=FN=3mg                                                              
(2)设物块滑行至轨道末端C处时与小车的共同速度为v1,
由动量守恒定律得:
mv=(m+3m)?v1                                                            
对物块和小车应用功能关系得:
μmg?5R=
1
2
mv2
-
1
2
(m+3m)
v

解得:μ=
3
20
=0.15              
答:(1)物块到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为3mg;(2)动摩擦因数为0.15.