题目内容

(18分)如图所示,光滑水平面AB与一半圆形轨道在B点相连,轨道位于竖直面内,其半径为R,一个质量为m的物块静止在水平面上,现向左推物块使其压紧弹簧,然后放手,物块在弹力作用下获得一速度,当它经B点进入半圆轨道瞬间,对轨道的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半圆周运动以达C点,重力加速度为g.求:

(1)弹簧弹力对物块做的功.

(2)物块从BC克服阻力做的功.

(3)物块离开C点后,再落回到水平面上时动能的大小。

解:

(1)由动能定理得Wmv                                                                        (3分)

B点由牛顿第二定律得

7mgmgm                                                                                (3分)

解得W=3mgR                                                                                                                                                                                        (1分)

(2)设B到C,物块克服阻力做功为,物块从BC由动能定理得

                           (3分)

物块在C点时mgm                                                                                            (3分)

解得:                                                  (1分)

(3)物块从C点平抛到水平面的过程中,取水平面为零势能面,由机械能守恒定律得:

mg2R+mEk                                          (3分)

Ek                                            (1分)

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