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如图所示,一质量为m的物体(可以看做质点),静止地放在动摩擦因素为μ水平地面上,物体的初始位置在A处,离A处2R的B处固定放置一竖直光滑半圆形轨道,轨道的半径为R,最低点与地面相切;空中有一固定长为木板DE,E与轨道最高点C的正下方水平距离为,竖直距离为,现给物体施加一水平方向、大小为F的恒力,运动一段距离R后撤去恒力F,假设物体能够达到B点,重力加速度为g,求:
(1)物体到达B点的速度大小?
(2)物体如能通过最高点C,则经过C点的最小速度大小为多少?
(3)物体要经过C点打到木板DE上,讨论F的取值范围?

【答案】分析:(1)物体从A运动到B过程由动能定理即可求得B的速度;
(2)当物体恰好经过C点时,重力提供向心力,根据向心力公式即可求解;
(3)物体恰好经过C点时,从C飞出做平抛运动,根据平抛运动的基本公式结合动能定理即可求解.
解答:解:(1)物体从A运动到B过程由动能定理有:
-┅┅①
得物体到达B点的速度大小
(2)当物体恰好经过C点时,设其速度为vc1有
mg=┅┅②
  解得: ③
物体经过C点的最小速度大小为
(3)物体恰好经过C点时,从C飞出做平抛运动,有
vc1t=x┅┅④
┅┅⑤
由③④⑤得x=R且小于x<=2R,物体能落在木板DE上 
物体从A到C过程有:
F1R-┅┅⑥
由③⑥得:F1=
当物体以速度为vc2从C点抛出恰好到达D点,则
┅┅⑦
┅┅⑧
物体从A到C过程,有F2R-┅┅⑨
由⑦⑧⑨得:F2=(2μ+4)mg
要使物体经过C点打到DE上,则F的取值范围为:

答:(1)物体到达B点的速度大小为;
(2)物体如能通过最高点C,则经过C点的最小速度大小为;
(3)物体要经过C点打到木板DE上,F的取值范围为.
点评:本题主要考查了动能定理、向心力公式、平抛运动基本公式的应用,注意选取不同的过程运用动能定理解题,难度适中.
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mg
IL
=
0.4
2×0.2
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