题目内容
【题目】如图所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,圆心为O,圆环左侧固定连接一根长为2R的水平的光滑杆,其延长线过圆的直径.质量为m的小球A套在圆环上,轻弹簧左端固定,质量为m的滑块B接在弹簧右端,弹簧套在杆上,小球A和滑块B之间再用长为2R的轻杆通过铰链分别连接,弹簧原长为2R.初始时小球A处于圆环最高点,弹簧的弹性势能为Ep,已知重力加速度为g,不计一切摩擦,A、B均可视为质点.
(1)A处于圆环最高点时,为了维持系统平衡,在A上施加一个水平向左大小为F的力,求此时弹簧的弹力大小;
(2)撤去F,由静止释放A,求A运动到最右侧时速度v的大小;
(3)求小球A从最高点滑到圆环最右侧过程中,杆对A做的功.
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
(1)取A、B及轻杆作为整体,分析水平方向受力,弹簧弹力与F大小相等,方向相反.
(2)撤去F后,A沿圆环顺时针滑下,当A运动到最右侧时,速度为v,此时弹簧处于原长,B也运动到最右侧,B的速度为0
系统机械能守恒:,
解得:
(3)对A列动能定理:,
解得:
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