问题
问答题
如图所示，AB为半径R=0.8m的1/4光滑圆弧轨道，下端B恰与小车右端平滑对接．小车质量M=3kg，车长L=2.06m，车上表面距地面的高度h=0.2m．现有一质量m=1kg的滑块，由轨道顶端无初速释放，滑到B端后冲上小车．已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3，当车运行了1.5s时，车被地面装置锁定．（g=10m/s2）试求：
（1）滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小；
（2）车被锁定时，车右端距轨道B端的距离．
答案
（1）设滑块到达B端时速度大小为v，
由动能定理，得 mgR=
mv2，得v=1 2 2gR
由牛顿第二定律得：N-mg=mv2 R
联立两式得，N=3mg=30N．
（2）当滑块滑上小车后，做匀减速直线运动，小车做匀加速运动，由牛顿第二定律得，
对滑块：-μmgma1
对小车：μmg=Ma2
解得，a1=-3m/s2，a2=1m/s2
设经时间t两者达到共同速度，则有v+a1t=a2t
解得 t=1s
由于t=1s＜1.5s，所以小车还未被锁定，则有共同速度为v′=a2t=1m/s
故小车被锁定时，车右端距轨道B端的距离为S=
a2t2+v′t′，t′=0.5s1 2
代入解得 S=1m．
答：（1）滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小为3mg；
（2）车被锁定时，车右端距轨道B端的距离是1m．