解:(1)设滑块恰好通过最高点D的速度为v
D,根据牛顿第二定律有
mg=
解得:
(2)滑块自B点到D点的过程机械能守恒,设滑块在B点的速度为v
B,则有:
=
解得:
=5gR
设滑块经过B点进入圆形轨道时所受的支持力为N
B,根据牛顿第二定律有
解得:N
B=6mg
由牛顿第三定律可知,滑块经过B点时对轨道的压力大小N
B′=6mg
(3)对于滑块自D点平抛到A点,设其时间为t,则有:
2R=
gt
2s
AB=v
Dt
解得:s
AB=2R
设滑块由A点到B点的过程中加速度为a,则有
解得:a=
答:(1)滑块通过D点的速度为
(2)滑块经过B点进入圆形轨道时对轨道压力的大小为6mg
(3)滑块在AB段运动过程中的加速度大小
分析:(1)小滑块继续沿半圆形轨道运动,且恰好能通过轨道最高点D,可知此时重力提供向心力,由牛顿第二定律列方程求解滑块通过D点的速度
(2)从B到D应用机械能守恒定律,结合第一问的结果可得B点的速度,在此位置应用牛顿第二定律列方程可得轨道对物体的弹力,应用牛顿第三定律得到物体对轨道的压力
(3)物体从D点后改做平抛运动,由平抛规律可得AB间的水平距离,应用匀变速运动规律可得滑块在AB段运动过程中的加速度大小
点评:①物体恰好通过D点是本题的突破口,这一点要注意把握;
②题目要求滑块经过B点进入圆形轨道时对轨道的压力大小而根据物体在B点的运动情况所求的是轨道对物体的支持力,故运动别忘记“由牛顿第三定律求解滑块在B点对轨道的压力