题目内容

如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,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轨道MNP,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m1=0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后其位移与时间的关系为,物块飞离桌边缘D点后由P点沿切线落入圆轨道。g=10m/s2,求:

(1)DP间的水平距离

(2)判断m2能否沿圆轨道到达M点

(3)释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功

解:(1)  

     

    

           

(2)若物块能过最高点,其在M点的速度至少为  

设物块在P点的速度至少为

     

           

在P点时物块的速度   

因  ,故物块不能到最高点。   

(3)设弹簧长为AC时的弹性势能为EP,物块与桌面间的动摩擦因数为,

        释放时,                

        释放时,       

        且,可得:    

        在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为Wf,

        则          可得

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