题目内容
【题目】如图所示,质量为m = 1kg的物块(可视为质点)放置在光滑的水平面上,与一根处于自然长度的弹簧接触但不相连,弹簧另一端固定在竖直墙面上。水平面右侧与一倾角
=37°、长s = 1 m的斜面在A处平滑连接,在斜面顶端B处通过长度可忽略的圆弧轨道与光滑水平轨道BC相连,半径R = 0.8 m的竖直放置的光滑圆弧轨道CD与轨道BC相切于C点。现用外力作用于物块将弹簧压缩一段距离,然后撤去外力,物块由静止释放后恰好运动到D点。已知物块与斜面间的动摩擦因数为
= 0.5,g = 10 m/s2,sin 37°= 0.6,cos 37°= 0.8,求:
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(1)释放物块瞬间,弹簧的弹性势能Ep;
(2)物块由D点返回到C点时对圆弧轨道压力FN的大小;
(3)物块第一次从A点运动到B点所经历的时间t。
【答案】(1)
(2)30N (3) ![]()
【解析】
(1)根据能量守恒定律得![]()
解得![]()
(2)由机械能守恒定律得![]()
在C点由牛顿第二定律得![]()
联立解得![]()
由牛顿第三定律知物块对圆弧轨道的压力大小为![]()
(3)由功能关系得![]()
由运动学公式得![]()
联立解得![]()
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