(1)设滑块与小车的共同速度为
v1,滑块与小车相对运动过程中动量守恒,有:
……………………………………………………………(2分)
代入数据解得:
…………………………………………………(2分)
设小车的最小长度为
L1,由系统能量守恒定律,有:
……………………………………………(2分)
代入数据解得:
………………………………………………………(2分)
(2)设小车与墙壁碰撞时,滑块与
P点的距离为
L2,若滑块恰能滑过圆的最高点,设滑至最高点的速度为
v,临界条件为:
…………………………………………………………………①(2分)
根据动能定理,有:
……………………………………②(1分)
①②联立并代入数据解得:
L2="1m " ………………………………………………………(1分)
这种情况下小车的长度为:
m
若滑块恰好滑至
圆弧到达T点时就停止,则滑块也能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道.
根据动能定理,有:
…………………………………………(1分)
代入数据解得:
m ………………………………………………(1分)
这种情况下小车的长度为:
m
若滑块滑至P点时速度恰好为零,由动能定理,有:
………………………………………………………………(1分)
解得:
m ………………………………………………………………(1分)
这种情况下小车的长度为:
m
综上所述,滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,半圆轨道的半径必须满足:
或
<7m …………………………………(2分)