( 1 ) 小物块在C点时的速度为:vC=
=v0 cos60°
m/s=4m/s2 0.5
A到C的过程中机械能守恒,得:
m1 2
+mgh=
v
m1 2
v
代入数据解得:h=0.6m
(2)小物块由C到D的过程中,由动能定理得:mgR(1?cos60°)=
m1 2
?
v
m1 2
v
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
v
R
代入数据解得:FN=60N
由牛顿第三定律得:F'N=FN=60N,方向竖直向下.
(3)对物块和木板系统,系统在水平方向不受力,系统的动量守恒,选取向左为正方向,则小物块最终于木板速度相等,物块滑到长木板的最右端,两者速度相等时木板的长度最小.设它们共同的速度是v,由动量守恒定律得:
mvD=(M+m)v
得:v=
=mvD
M+m
m/s=0.51×2
5
1+3
m/s
5
由能量守恒定律得:μmgL=
m1 2
?
v
(m+M)v21 2
代入数据解得:L=3.75m,即木板的长度至少是3.75m.
答:(1)AB的高度h为0.6m.
(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力为60N;
(3)要使小物块不滑出长木板,木板的长度L至少为3.75m.