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学习
某玩具车轨道如图所示，粗糙的水平轨道AB的右端与半径为R=0.1m的光滑竖直圆轨道在B点相切，圆轨道在B处稍微错开且与粗糙的水平轨道BE相接，在E处有一挡板固定在轨道上，轨道固定在水平地面上。一质量为2kg可视为质点的玩具车以恒定的功率P=12W在A处由静止开始启动，玩具车在到B点前已经达到最大速度。在B点时关闭发动机，由于惯性，玩具车冲上圆轨道，在其内侧做圆周运动，经过最高点C后，再次经过B时沿BE向右运动。已知玩具车在水平轨道AB和BE段受到的阻力大小都等于4N，水平轨道BE长为2m，g取10 m/s2。求：
（1）第一次经过B点时的速度大小；
（2）在圆轨道最高点时对轨道的压力；
（3）玩具车能否与挡板相撞，如果不能求出停在距E多远地方；如果能与挡板相撞，将与原速率反弹，能否再次滑上圆轨道？写出判断依据。
【答案】（1）3m/s；（2）80N，方向竖直向上；（3）不会再次滑上圆轨道，见解析
【知识点】绳球类模型及其临界条件、应用动能定理解多段过程问题
【详解】（1）当牵引力等于阻力时速度最大
=3m/s
（2）从B到C的过程：由动能定理得：
在C点，对小车由牛顿第二定律得：
由牛顿第三定律得，小车对轨道的压力大小为80N，方向竖直向上。
（3）在水平轨道BE段运动过程，假设小车停在BE上某位置，在BE段运动的总路程为s，则由能量守恒定律得：
得
s=2.25m
由于
，
所以小车与挡板相撞后并不会再次滑上圆轨道