一电动小车沿如图所示的路径运动,小车从A点以5.0W的恒定功率由静止启动,沿粗糙的水平直轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆形轨道,运动一周后又从B点离开圆轨道进入水平光滑轨道BC段,在C与平面D间是一蓄水池.已知小车质量m=1.0kg、L=10m、R=0.32m、h=1.25m、s=1.50m,在AB段所受阻力为0.7N.小车只在AB路段可以施加牵引力,,其他路段电动机关闭.问:要使小车能够顺利通过圆形轨道的最高点且能落在右侧平台上,小车电动机至少工作多长时间?(g取10m/s2)
解:设车刚好越过圆轨道最高点,设最高点速度为v2,最低点速度为v1,
在最高点由牛顿第二定律得 mg=(2分)
从B点运动到最高点由机械能守恒定律得
mv12=
mv22+mg(2R) (2分)
小车离开C点后做平抛运动由h= gt2 得t=0.5s (1分)
x=v1t=2m (1分)
x>s ,所以小车能够越过蓄水池 (1分)
设电动机工作时间为t0,在AB段由动能定理得Pt0-fL=
mv12 (2分)
解得t0=3.0s (1分)