题目内容
【题目】在竖直平面内建立如图所示的平面直角坐标系,将一金属杆的OA部分弯成抛物线形状、AB部分为直线并与抛物线的A端相切,将弯好的金属抛物线的O端固定在坐标原点且与水平x轴相切,平面直角坐标系与金属抛物线共面.已知金属杆抛物线部分的方程为y=x2,A点纵坐标为yA=0.8m.一处于原长的轻弹簧穿在AB杆上,弹簧下端固定在B点.现将一质量m=0.2kg的物块(中间有孔)套在金属杆上,由O点以初速度v0=5m/s水平抛出,到达A点时速度VA=6m/s并继续沿杆下滑压缩弹簧到最低点C (图中未画出),然后物块又被弹簧反弹恰能到达A点.已知物块与金属杆间的动摩擦因数μ=,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,空气阻力忽略不计.求:
(1)抛出的物块沿金属杆抛物线OA部分滑动时克服摩擦力做的功:
(2)上述过程中弹簧的最大弹性势能.
【答案】(1)0.5J;(2)16.2J.
【解析】(1)在抛物线OA部分滑动时只有重力、摩擦力做功,故由动能定理可得:克服摩擦力做的功为: ;
(2)物体从A到C,和从C到A克服摩擦力做的功相等,又有整个过程只有摩擦力、重力、弹簧弹力做功,故由动能定理可得:
解得: ;
由抛物线部分的方程为,可知: ,
那么,AB的倾斜角为: ;
所以,物体从A到C过程,摩擦力做功为:
重力做功为: ;
所以,对物体从A到C应用动能定理可得:弹簧的最大弹性势能
;
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