题目内容

(14分)如图所示,一个内壁光滑的细管弯成半径为R的半圆形轨道CD,竖直放置,其内径略大于小球的直径,水平轨道与竖直半圆轨道在C点连接完好。置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连,B处为弹簧的自然状态。将一个质量为m的小球放在弹簧的右侧后,用力向左侧推小球而压缩弹簧至A处,然后将小球由静止释放,小球刚好能运动到D处。水平轨道以B处为界,左侧AB段长x=R,与小球的动摩擦因数为μ,右侧BC段光滑。求:

(1)小球运动到轨道C点时对轨道的压力
(2)弹簧在压缩时所储存的弹性势能

(1)5mg  (2)(μ+2)mgR

解析试题分析:(1)由于小球刚好能够运动至D点,则小球在D点速度为:

小球从C点运动至D点据机械能守恒定律有:

则小球在C点对轨道压力为:
得FN=N=5mg
(2)从A运动到B的过程中,小球水平方向受到弹力和阻力,
据动能定理有:

则弹簧在压缩时具有的弹性势能为:EP=(μ+2)mgR
考点:本题考查动能定理,圆周运动。

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