问题 计算题

某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg,通电后以额定功率P=1.5w工作,进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不记。图中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,S=1.50m。问:要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(取g=10

答案

解:设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1,由平抛运动的规律

       

     

      解得

      设赛车恰好越过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v2,最低点的速度为v3,由牛顿第二定律及机械能守恒定律

       

     

      解得m/s

      通过分析比较,赛车要完成比赛,在进入圆轨道前的速度最小应该是m/s 

      设电动机工作时间至少为t,根据功能原理

       

      由此可得t=2.53s

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