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(10分)如图所示,一个带有圆弧的粗糙滑板A,总质量为mA=3kg,其圆弧部分与水平部分相切于P,水平部分PQ长为L=3.75m,开始时A静止在光滑水平面上.有一质量为mB=2kg的小木块B从滑板A的右端以水平初速度v0=5m/s滑上A,小木块B与滑板A之间的动摩擦因数为μ=0.15,小木块B滑到滑板A的左端,并沿着圆弧部分向上滑行一段距离后返回,最终停在滑板A的水平部分上.

(1)求A、B相对静止时的速度大小;

(2)若B最终停在A的水平部分上的R点,PR=1m,求B在圆弧上运动过程中因摩擦而产生的热量;

(3)若圆弧部分光滑,且除v0不确定外其他条件不变,讨论小木块B在整个运动过程中,是否有可能在某段时间里相对地面向右运动?如不可能,说明理由;如可能,试求出B既能向右滑动、又不滑离木板A的问取值范围。(取g=10m/s2,结果可以保留根号)

解析:

(1)小木块B从开始运动直到A、B相对静止的过程中,系统水平方向上动量守恒,有                ①

解得     =2 m/s                     ②(1分)

(2)设B在A的圆弧部分的运动过程中,它们之间因摩擦产生的热量为Q1,B在A的水平部分往返的运动过程中,它们之间因摩擦产生的热量为Q2,由能量关系得到

            ③(1分)

                      ④(1分)

     ⑤(1分)

(3)设小木块B下滑到P点时速度为vB,同时A的速度为vA,由动量守恒和能量关系可以得到                                     ⑥(1分)

             ⑦(1分)

由⑥⑦两式可以得到

,解方程得:

,化简后为         ⑧(1分)

若要求B最终不滑离A,由能量关系必有

          ⑨(1分)

化简得                                              ⑩(1分)

故B既能对地向右滑动,又不滑离A的条件为

                               ⑾(1分)

即  ( )    ⑿

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⑴若从图示位置开始计时,闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式。
⑵线框从图示位置时转过90°的过程中电阻R上产生的热量和通过电阻R的电荷量

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