题目内容
如图所示，一水平直轨道CF与半径为R的半圆轨道ABC在C点平滑连接，AC在竖直方向，B点与圆心等高．一轻弹簧左端固定在F处，右端与一个可视为质点的质量为m的小铁块甲相连．开始时，弹簧为原长，甲静止于D点．现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放，到达D点与甲碰撞，并立即一起向左运动但不粘连，它们到达E点后再返回，结果乙恰回到C点．已知CD长为L1，DE长为L2，EC段均匀粗糙，ABC段和EF段均光滑，弹簧始终处于弹性限度内．（1）求直轨道EC段与物块间动摩擦因素．
（2）要使乙返回时能通过最高点A，可在乙由C向D运动过程中过C点时，对乙加一水平向左恒力，至D点与甲碰撞前瞬间撤去此恒力，则该恒力至少多大？
【答案】分析：（1）对于乙，从B到D过程，运用动能定理可求得与甲碰撞前的速度．两物体碰撞过程，遵守动量守恒，能求出碰后的共同速度．甲乙从D到E再回到D，根据动能定理列式 可求出两者返回到D时速度，乙从D到C过程，由动能定理列式，联立可求动摩擦因数．
（2）要使乙返回时能通过最高点A，恰好由重力提供乙的向心力，可由牛顿第二定律得到乙到达A点的临界速度．再运用上题的方法，分段根据动能定理和动量守恒列式，求解该恒力至少多大．
解答：解：（1）设乙与甲碰前瞬间速度为v1，碰后瞬间速度为v2，甲乙一起返回到D时速度为v3．
乙从B到D有
①
碰撞过程由动量守恒得 mv1=2mv2 ②
甲乙从D到E再回到D有
③
乙从D到C 有
④
联立解得
（2）设对乙加的最小恒力为F
从B到D有
⑤
碰撞过程由动量守恒得 mv4=2mv5 ⑥
甲乙从D到E再回到D有
⑦
乙从D到A有
⑧
在A点有
⑨
联立⑤⑥⑦⑧⑨解得
答：
（1）直轨道EC段与物块间动摩擦因素为
．
（2）要使乙返回时能通过最高点A，可在乙由C向D运动过程中过C点时，对乙加一水平向左恒力，至D点与甲碰撞前瞬间撤去此恒力，则该恒力至少为
．
点评：本题的物理过程比较复杂，但情况较清晰，按时间顺序，分段研究，把握每个过程的物理规律是关键，还要抓住最高点的临界条件结合进行研究．
（2）要使乙返回时能通过最高点A，恰好由重力提供乙的向心力，可由牛顿第二定律得到乙到达A点的临界速度．再运用上题的方法，分段根据动能定理和动量守恒列式，求解该恒力至少多大．
解答：解：（1）设乙与甲碰前瞬间速度为v1，碰后瞬间速度为v2，甲乙一起返回到D时速度为v3．
乙从B到D有
①碰撞过程由动量守恒得 mv1=2mv2 ②
甲乙从D到E再回到D有
③乙从D到C 有
④联立解得
（2）设对乙加的最小恒力为F
从B到D有
⑤碰撞过程由动量守恒得 mv4=2mv5 ⑥
甲乙从D到E再回到D有
⑦乙从D到A有
⑧在A点有
⑨联立⑤⑥⑦⑧⑨解得
答：
（1）直轨道EC段与物块间动摩擦因素为
．（2）要使乙返回时能通过最高点A，可在乙由C向D运动过程中过C点时，对乙加一水平向左恒力，至D点与甲碰撞前瞬间撤去此恒力，则该恒力至少为
．点评：本题的物理过程比较复杂，但情况较清晰，按时间顺序，分段研究，把握每个过程的物理规律是关键，还要抓住最高点的临界条件结合进行研究．
练习册系列答案
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（2011?安徽模拟）如图所示，一水平直轨道CF与半径为R的半圆轨道ABC在C点平滑连接，AC在竖直方向，B点与圆心等高．一轻弹簧左端固定在F处，右端与一个可视为质点的质量为m的小铁块甲相连．开始时，弹簧为原长，甲静止于D点．现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放，到达D点与甲碰撞，并立即一起向左运动但不粘连，它们到达E点后再返回，结果乙恰回到C点．已知CD长为L1，DE长为L2，EC段均匀粗糙，ABC段和EF段均光滑，弹簧始终处于弹性限度内．
的小铁块甲相连。开始时，弹簧为原长，甲静止于D点。现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放，到达D点与甲碰撞，并立即一起向左运动但不粘连，它们到达E点后再返回，结果乙恰回到C点。已知CD长为L1，DE长为L2，EC段均匀粗糙，ABC段和EF段均光滑，弹簧始终处于弹性限度内。
的小铁块甲相连。开始时，弹簧为原长，甲静止于D点。现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放，到达D点与甲碰撞，并立即一起向左运动但不粘连，它们到达E点后再返回，结果乙恰回到C点。已知CD长为L1，DE长为L2，EC段均匀粗糙，ABC段和EF段均光滑，弹簧始终处于弹性限度内。
的小铁块甲相连。开始时，弹簧为原长，甲静止于D点。现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放，到达D点与甲碰撞，并立即一起向左运动但不粘连，它们到达E点后再返回，结果乙恰回到C点。已知CD长为L1，DE长为L2，EC段均匀粗糙，ABC段和EF段均光滑，弹簧始终处于弹性限度内。
的小铁块甲相连。开始时，弹簧为原长，甲静止于D点。现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放，到达D点与甲碰撞，并立即一起向左运动但不粘连，它们到达E点后再返回，结果乙恰回到C点。已知CD长为L1，DE长为L2，EC段均匀粗糙，ABC段和EF段均光滑，弹簧始终处于弹性限度内。