考点: 机械能守恒定律;动能定理.

专题: 机械能守恒定律应用专题.

分析: (1)赛车在电动机牵引力作用下从静止开始加速运动,之后关闭发动机滑行,正好能在运动过程中既不能脱离轨道,又在CD轨道上运动的路程最短.因此利用车恰能通过轨道最高来求出P点速度;

(2)(3)根据机械能守恒定律,求出进入轨道C点的最小速度,从而由动能定理来求出CD轨道上运动的最短路程,同时再由动能定理来求出赛车电动机工作的时间.

解答: 解:(1)要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道,又在CD轨道上运动的路程最短,则赛车经过圆轨道P点时速度最小,此时赛车对轨道的压力为零,重力提供向心力:

mg=m

Vp===m/s

(2)赛车在C点的速度为vC,由机械能守恒定律可得:

mg•2R+mV=mV

由上述两式联立,代入数据可得:

vC=5 m/s

设赛车在CD轨道上运动的最短路程为x,由动能定理可得:﹣kmgx=0﹣mV

代入数据可得:x=2.5 m

(3)由于竖直圆轨道光滑,由机械能守恒定律可知:

vB=vC=5 m/s

从A点到B点的运动过程中,由能量守恒定律可得:

Pt=kmgL+mV

代入数据可得:t=4.5 s

答:(1)赛车过P点时,不脱离轨道的最小速度Vp为m/s;

(2)赛车在CD轨道上运动的最短路程x为2.5m;

(3)赛车电动机工作的时间t为4.5s.

点评: 本题突破口是小车恰能通过最高点时,就是小车在CD轨道上运动的最短路程.同时对动能定理,机械能守恒定律理解.