Question

 

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。可视为质点的赛车从起

点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直半圆轨道，并通过半圆轨道的最高点C，才算完成比赛。B是半圆轨道的最低点，水平直线轨道和半圆轨道相切于B点。已知赛车质量m=0.5kg，通电后以额定功率P=2w工作，进入竖直圆轨道前受到的阻力恒为F_f=0.4N，随后在运动中受到的阻力均可不计，L=10.00m，R=0.32m，（g取10m/s²）。求：

（1）要使赛车完成比赛，赛车在半圆轨道的B点对轨道的压力至少多大。

（2）要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间。

（3）若电动机工作时间为t₀=5s，当R为多少时赛车既能完成比赛且飞出的水平距离又最

大，水平距离最大是多少？

 

Answer 1

【答案】

解：（1）当赛车恰好过C点时在B点对轨道压力  

最小，赛车在B点对有：

   解得………① 

对赛车从B到C由机械能守理得：

………②   

赛车在B处受力分析如图，则：……③  

        由①②③得：      

   （2）对赛车从A到B由动能定理得：

   3分         解得：t=2s  

   （3）对赛车从A到C由动能定理得：

            

       赛车飞出C后有：            

       解得：   

       所以   当R=0.3m时x最大，    x_max=1.2m    

【解析】略