题目内容

【题目】如图所示,轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于粗糙水平面上质量为m的小球接触但不连接。开始时小球位于O点,弹簧水平且无形变。O点的左侧有一竖直放置的光滑半圆弧轨道,圆弧的半径为R B为轨道最高点,小球与水平面间的动摩擦因数为μ。现用外力推动小球,将弹簧压缩至A点,OA间距离为x0,将球由静止释放,小球恰能沿轨道运动到最高点B。已知弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。下列说法中正确的是

A. 小球在从A到O运动的过程中速度不断增大

B. 小球运动过程中的最大速度为

C. 小球与弹簧作用的过程中,弹簧的最大弹性势能Ep=

D. 小球通过圆弧轨道最低点时,对轨道的压力为 5mg

【答案】C

【解析】小球在从AO运动的过程中,受弹力和摩擦力,由牛顿第二定律可知: ,物体做加速度减小的加速运动,当加速度为零的时(弹力等于摩擦力时)速度最大,接下来摩擦力大于弹力,小球开始做减速运动,当弹簧原长时离开弹簧,故A错误;因为小球恰能沿轨道运动到最高点B由重力提供向心力: ,解得: ,从OB根据动能定理得: ,联立以上解得: , 由上分析可知:小球从开始运动到离开弹簧速度先增大后减小,所以最大速度要比大,故B错误;从AO根据能量守恒得: ,联立以上得: ,故C正确;小球在最低点时做圆周运动,由牛顿第二定律得: ,联立以上解得: ,故D错误。所以C正确,ABD错误。

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