问题
问答题
如图所示，一小滑块（体积很小，可视为质点）从A点以某一水平向右的初速度出发，沿水平直线轨道运动到B点后，进入半径R=10cm的光滑竖直圆形轨道，圆形轨道间不相互重叠，即小滑块离开圆形轨道后可继续向C点运动，C点右侧有一壕沟，C、D两点的竖直高度h=0.8m，水平距离s=1.6m，水平轨道AB长为L1=2m，BC长为L2=4m，小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.3，重力加速度g=10m/s2．
（1）若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点，求小滑块在A点的初速度？
（2）若小滑块既能通过圆形轨道的最高点，又不掉进壕沟，求小滑块在A点的初速度的范围是多少？
答案
（1）小球恰能通过最高点，重力提供向心力，有：
mg=m
，v2 R
由A到最高点，由动能定理的2：
μmgL1-mg•2R=
mv2-1 2
mvA21 2
联立并代入数据解得在A点的初速度为：vA=
m/s．17
（2）若小球刚好停在C处，则有：-μmg(L1+L2)=0-
mvA′2，1 2
代入数据解得在A点的初速度为：vA′=6m/s，
若小球停在BC段，则有：
m/s≤vA≤6m/s．17
若小球能通过C点，并越过壕沟，则有h=
gt2，1 2
s=vCt
-μmg(L1+L2)=
mvC2-1 2
mvA21 2
则有：vA=2
m/s．13
初速度范围是：
m/s≤vA≤6m/s停在BC段和vA≥217
m/s越过壕沟．13
答：（1）小滑块在A点的初速度为
m/s．17
（2）小滑块在A点的初速度的范围是：
m/s≤vA≤6m/s停在BC段和vA≥217
m/s越过壕沟．13