Question

如图，一质量为m=10kg的物体，由1/4光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑，到达底端后沿水平面向右滑动1m距离后停止．已知轨道半径R=0.8m，g=10m/s²，求：
（1）物体滑至圆弧底端时的速度大小
（2）物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小
（3）物体沿水平面滑动过程中，摩擦力做的功．

Answer 1

分析：（1）根据机械能守恒定律求出物块到达圆弧末端时的速度，
（2）在圆弧末端，物块受重力和支持力，两个力的合力提供圆周运动的向心力，由牛顿第二定律可以求出物体受到的支持力，然后由牛顿第二定律求出物体对轨道的压力．
（3）由动能定理可以求出物体下滑过程中克服摩擦力做的功．

解答：解：（1）由机械能守恒定律，得：
mgR=

1

2

mv²
v=4m/s
（2）在圆弧低端，由牛顿第二定律得：
F-mg=m

v2

R

，
解得：F=300N，
由牛顿第三定律可知，物体对轨道低端的压力：F′=F=300N；
（3）物体下滑时，由动能定理得：
mgR-W_f=0-0，
解得：W_f=80J．
答：（1）物体物体滑至圆弧底端时的速度大小是4m/s
（2）物体物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小是300N
（3）物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功是80J．

点评：分析清楚物体的运动过程及受力情况，由牛顿定律、动能定理即可正确解题，本题难度不大，是一道基础题．