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(2013江苏省连云港市期末)如图所示为摩托车特技比赛用的部分赛道,由一段倾斜坡道AB与竖直圆形轨道BCD衔接而成,衔接处平滑过渡且长度不计。已知坡道的倾角θ=11.5°,圆形轨道的半径R=10m,摩托车及选手的总质量m=250kg,摩托车在坡道行驶时所受阻力为其重力的0.1倍。摩托车从坡道上的A点由静止开始向下行驶,A与圆形轨道最低点B之间的竖直距离h=5m,发动机在斜坡上产生的牵引力F=2750N,到达B点后摩托车关闭发动机。已知g=10m/s2.

(1)求摩托车在AB坡道上运动的加速度;

(2)求摩托车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力;

(3)若运动到C点时恰好不脱离轨道,则摩托车在BC之间克服摩擦力做了多少功?

解析:⑴由受力分析与牛顿第二定律可知:

                              (2分)

代入数字解得a=12 m/s2                               (2分)

⑵设摩托车到达B点时的速度v1设,由运动学公式可得

,由此可得v1=10m/s。                     (2分)

B点由牛顿第二定律可知,

                                     (2分)

轨道对摩托车的支持力为FN=1.75×104N                     (1分)

摩擦车对轨道的压力为1.75×104N                      (1分)

⑶摩托车恰好不脱离轨道时,在最高点速度为v2

由牛顿第二定律得:                          (2分)

B点到C点,由动能定理得:  (2分)

由此可解得:Wf=1.25×104J       

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