题目内容
如图所示,光滑轨道的DP段为水平轨道,PQ段为半径是R的竖直半圆轨道,半圆轨道的下端与水平的轨道的右端相切于P点,一轻质弹簧左端A固定,另一端拴接一个质量为m的小球B,质量也为m的小球C靠在B球的右侧,现用外力作用在C上,使弹簧被压缩了0.4R(弹簧仍在弹性限度内)。这时小球静止于距离P端3R的水平轨道上,若撤去外力,C球运动到轨道的最高点Q后又恰好落回到原出发点。已知重力加速度为g。求
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(1)小球C运动到Q点时对轨道的压力多大?
(2)撤去外力前的瞬间,弹簧的弹性势能EP是多少?
【答案】
(1)
(2)![]()
【解析】
试题分析:(1)设小球经过最高点Q时的速度为v,由平抛规律有:
联立两式得:![]()
小球C在最高点,由动力学方程得:![]()
解得:![]()
(2)设小球C离开小球B时的速度为v0,由机械能守恒有:
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弹簧恢复到原长时脱离,则由能量守恒有:![]()
联立上述各式得:![]()
考点:本题考查了能量的转化和守恒,同时还有机械能守恒和平抛运动的规律,
点评:撤去外力前的瞬间,弹簧的弹性势能作用下,B、C两球获得动能,因此借助平抛运动求出C球抛出速度,再由机械能守恒算出小球C被弹出的速度,从而根据能量守恒,确定撤去外力时弹簧的弹性势能..
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