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圆形轨道平滑连接.现有一质量m=0.1KG的滑块,从位于跪倒上A点由静止开始滑下,滑块经B点后恰好能通过圆形轨道的最高点C.已知A点到B点的高度h=1.5m,重力加速度g=10m/s²,空气阻力可忽略不计,求:
 滑块通过C点时的速度大小;
②滑块通过圆形轨道B点时对轨道的压力大小;
③滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力做的功.

答案

1)因滑块恰能通过C点,即在C点滑块所受轨道的压力为零,其只受到重力的作用。

设滑块在C点的速度大小为vC,根据牛顿第二定律,对滑块在C点有

  mg=mvC2/R…………………………………………………………………………1分)

解得vC==2.0m/s…………………………………………………………………1分)

2)设滑块在B点时的速度大小为vB,对于滑块从B点到C点的过程,根据机械能守恒定律有 mvB2=mvC2+mg2R…………………………………………………………1分)

滑块在B点受重力mg和轨道的支持力FN,根据牛顿第二定律有

  FN-mg=mvB2/R………………………………………………………………………1分)

联立上述两式可解得  FN=6mg=6.0N………………………………………………1分)

根据牛顿第三定律可知,滑块在B点时对轨道的压力大小FN′=6.0N……………1分)

3)设滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功为Wf,对于此过程,根据动能定律有  mgh-Wf=mvB2…………………………………………………………1分)

解得Wf=mgh-mvB2=0.50J…………………………………………………………1分)

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