(1)小物块在C点时的速度为
vC=
v0 cos60°
AC过程由动能定理有:
m1 2
?
v
m1 2
=mgh
v
联解以上两式得:v0=2m/s,
(2)小物块由C到D的过程中,由动能定理得
mgR(1-cos 60°)=
mv1 2
-
mv1 2
代入数据解得vD=2
m/s
5
小球在D点时由牛顿第二定律得,
FN-mg=m
代入数据解得FN=60 N
由牛顿第三定律得FN′=FN=60 N 方向竖直向下.
(3)设小物块刚滑到木板左端时达到共同速度,大小为v,小物块在木板上滑行的过程中,小物块与长木板的加速度大小分别为:
a1=
=μg=3 m/s2,μmg m
a2=
=1 m/s2 μmg M
速度分别为:
v=vD-a1t
v=a2t
对物块和木板系统,由能量守恒定律得
μmgL=
mv1 2
-
(m+M)v2 1 2
解得L=2.5 m,即木板的长度至少是2.5 m.
答:(1)平抛初速度为2m/s;
(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力大小为60 N,方向竖直向下;
(3)要使小物块不滑出长木板,木板的长度L至少为2.5m.