题目内容
(12分)如图所示,粗糙水平轨道AB与竖直平面内的光滑半圆轨道BDC在B处平滑连接,B、C分别为半圆轨道的最低点和最高点,D为半圆轨道的最右端。一个质量m的小物体P被一根细线拴住放在水平轨道上,细线的左端固定在竖直墙壁上。在墙壁和P之间夹一根被压缩的轻弹簧,此时P到B点的距离为x0。物体P与水平轨道间的动摩擦因数为μ,半圆轨道半径为R。现将细线剪断,P被弹簧向右弹出后滑上半圆轨道,恰好能通过C点。试求:
(1)物体经过B点时的速度的大小?
(2)细线未剪断时弹簧的弹性势能的大小?
(3)物体经过D点时合力的大小?
(1)(2)(3)
解析试题分析:(1)由于小球恰好能通过最高点C,则
B到C机械能守恒,则
解得:
(2)P到B过程弹力、摩擦力做功,动能定理:
解得:,则弹簧的弹性势能为
(3)B到D机械能守恒,则
D点轨道对物块的支持力
解得:,则物体经过D点时合力
考点:竖直平面内圆周运动过最高点的临界条件;机械能能守恒和动能定理
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