题目内容

【题目】如图甲所示,水平桌面上有一条轻质弹簧,左端固定在竖直墙面上,右端放一个可视为质点的小物块,小物块的质量为m=1kg,当弹簧处于原长时,小物块静止于O点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑圆弧轨道MNP,P为地面上一点,MN为其竖直方向的直径。现对小物块施加一个外力F,使它缓慢移动,将弹簧压缩至A点时,压缩量为x=0.1m,在这一过程中,所用外力F与压缩量的关系如图乙所示。然后撤去F释放小物块,让小物块沿桌面运动,已知O点至桌面B点的距离为L=0.2m,水平桌面的高度为h=0.6m。计算时,可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力,g取10m/s2。求:

(1)弹簧压缩过程中存贮的最大弹性势能EP;

(2)小物块到达桌边B点时速度的大小VB:

(3)小物块落地时恰好沿切线由P点进入圆弧轨道,并恰好通过M点,求圆弧轨道的半径R。

【答案】(1)2.3J(2)2m/s(3)0.4m

【解析】(1)由图可知滑动摩擦力f=F0=1.0N

F做功

Ep=WF -fx=2.3J

(2)由动能定理:

解得vB=2m/s

(3)P点竖直分速度

即:

从P到M:

在M点:

解得R= 0.4m

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