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(1)物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的幾倍;
(2)物塊與水平軌道BC間的動摩擦因數(shù)μ.

分析 (1)物塊恰好落入小車圓弧軌道滑動,做圓周運動,到達圓弧軌道最低點B時受到的圓弧的支持力與重力合力提供向心力,運用機械能守恒定律和牛頓第二定律即可求出;
(2)物塊在小車BC上滑動,通過摩擦力相互作用,滿足動量守恒,然后對物塊和小車分別使用動能定理即可求出動摩擦因數(shù)μ.

解答 解:(1)設(shè)物塊的質(zhì)量為m,其開始下落處位置距BC的豎直高度為h,到達B點時的速度為v,小車圓弧軌道半徑為R.
由機械能守恒定律得:mgh=$\frac{1}{2}$mv2        
在B點根據(jù)牛頓第二定律得:FN-mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$    
聯(lián)立兩式解得:h=3R
即物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的3倍
(2)設(shè)物塊與BC間的滑動摩擦力的大小為F,物塊滑到C點時與小車的共同速度為v′,物塊在小車上由B運動到C的過程中小車對地面的位移大小為s.依題意,小車的質(zhì)量為3m,BC長度為6R.
由滑動摩擦公式得:F=μmg        
選取向右為正方向,由動量守恒定律得:mv=(m+3m)v′
對物塊、小車分別應(yīng)用動能定理,有
物塊:-F(6R+s)=$\frac{1}{2}$mv′2-$\frac{1}{2}$mv2       
小車:Fs=$\frac{1}{2}$(3m)v′2-0             
聯(lián)立求得動摩擦因數(shù):μ=$\frac{3}{8}$ 
答:(1)物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的3倍;
   (2)物塊與水平軌道BC間的動摩擦因數(shù)μ 為$\frac{3}{8}$.

點評 分析物塊的運動過程,明確物塊和小車間的相互作用,知道物塊在小車BC上滑動,通過摩擦力相互作用,物塊做勻減速運動,小車做勻加速運動,恰好沒有滑出小車,說明二者速度相等,這樣就可以依次選擇機械能守恒定律、牛頓第二定律、動量守恒定律、動能定理求解.求動摩擦因數(shù)選動能定理簡單,因為不考慮中間的運動過程.

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