问题
问答题
如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置，滑轨由四部分粗细均匀的 金属杆组成：水平直轨AB，半径分别为R1=1.0m和R2=3.0m的弧形轨道APC和BQD，倾斜直轨 CD长为L=6m，AB、CD与两圆形轨道相切，其中倾斜直轨CD部分表面粗糙，动摩 擦因数为μ=
，其余各部分表面光滑．一质量为m=2kg的滑环套在滑轨上，从AB的中点E处以V0=10m/s的初速度水平向左运动．已知θ=37°，sin37°=0.6，cos37°=0.8（取g=10m/s2）1 6
求：（ 1）滑环第一次通过圆O2的最低点F处时对轨道的压力；
（2）滑环在克服摩擦力做功过程中所经过的总路程．
答案
（1）滑环第一次由E到F点过程由机械能守恒定律：
1 2
+mg?2R2=mv 20 1 2
①mv 2F
在F点，满足：FN-mg=
②mv 2F R2
由①②解得：FN=166.7N
由牛顿第三定律知，滑环对轨道压力高为166.7N
（2）滑环在每次经过 DC段时克服摩擦力做功，机械能转化为内能，最终滑环在圆O2底部做往复运动，到D点时动能为0．
设滑环克服摩擦力做功经过的路程为S，则由功能关系得：
1 2
+mgR2（1+cosθ）=μmgScosθ mv 20
解得S=78cm
答：（ 1）滑环第一次通过圆O2的最低点F处时对轨道的压力是166.7N；
（2）滑环在克服摩擦力做功过程中所经过的总路程是78cm．