Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量M＝1.0kg，長(zhǎng)L＝4.5m的木板，靜止在光滑的水平面上，固定光滑的圓軌道的水平出口跟木板的上表面相平，質(zhì)量m＝2.0kg的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從軌道上端靜止下滑，從木板的左端沖上其表面，已知圓軌道的半徑為1.8m，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，（g取10m/s2） 求：

（1）滑塊在軌道的最低點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大��；

（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明滑塊能否沖出木板；

（3）調(diào)整滑塊沖上木板的初速度v0，使其剛好滑至木板的右端。將木板從中點(diǎn)截開(kāi)，分成兩塊相同的木板，再讓滑塊以初速度v0沖上木板。問(wèn)：滑塊能否再次到達(dá)木板的右端？并說(shuō)明理由。

Answer 1

【答案】（1）60N；（2）能沖出木板，具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)解析；（3）不能，理由見(jiàn)解析

【解析】

（1）對(duì)滑塊由動(dòng)能定理有

在軌道最低點(diǎn)，由牛頓第二定律

解得

N=60N

牛頓第三定律，滑塊對(duì)軌道的壓力為60N，方向豎直向上。

（2）若滑塊不沖出木板，則兩個(gè)物體最終共速，由動(dòng)量守恒有

對(duì)系統(tǒng)由能量守恒有

大于木板長(zhǎng)度4.5m，所以能夠沖出

（3）不會(huì)沖出木板。原因：木板中點(diǎn)未截開(kāi)前，滑塊和木板之間的摩擦力使整個(gè)木板一直加速，木板中點(diǎn)截開(kāi)后，滑塊先使整個(gè)木板加速，運(yùn)動(dòng)到木板中點(diǎn)時(shí)木板左側(cè)停止加速，木板右側(cè)繼續(xù)加速，加速度大于之前運(yùn)動(dòng)的加速度，故木板中點(diǎn)截開(kāi)后滑塊將更早達(dá)到與木板速度相等，運(yùn)動(dòng)的距離變短，達(dá)不到木板右端，滑塊不能沖出木板。