题目内容
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如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,弹簧处于自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑圆弧形轨道MNP,其半径R=0.8m,OM为水平半径,P点到桌面的竖直距离也是R,∠PON=45°第一次用质量m1=1.1kg的物块(可视为质点)将弹簧缓慢压缩到C点,释放后物块停在B点(B点为弹簧原长位置),第二次用同种材料、质量为m2=0.1kg的物块将弹簧也缓慢压缩到C点释放,物块过B点后做匀减速直线运动,其位移与时间的关系为x=6-2t2(m),物块从桌面右边缘D点飞离桌面后,由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。(g=10m/s2,不计空气阻力)
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求: (1)BC间的距离。
(2)m2由B运动到D所用时间。
(3)物块m2运动到M点时,m2对轨道的压力。
解:(1)由x=6t-2t2知
(2分)
m2在BD上运动时:
解得:
(1分)
设弹簧长为AC时,弹簧弹性势能为EP
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解得:SBC=0.45m(1分)
(2)设m2由D点抛出时速度为VD,落到P点
竖直速度为Vy
(1分)
(1分)
解得:
(1分)
m2由B到D所用时间:
(2分)
(3)m2由P到M,机械能守恒
(2分)
在M点时,m2受力分析
(1分)
解得:
(1分)
由牛顿第三定律知,小球对轨道的压力为
(1分)
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