摘要:如图所示.光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑半圆轨道.在离B距离为x的A点.用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力.质点沿半圆轨道运动到C处后又正好落回A点: (1)求推力对小球所做的功. (2)x取何值时.完成上述运动所做的功最少?最小功为多少. (3)x取何值时.完成上述运动用力最小?最小力为多少. 解:质点从半圆弧轨道做平抛运动又回到A点.设质点在C点的速度为vC,质点从C点运动到A点所用的时间为t.在水平方向x=vCt ① 竖直方向上2R=gt2 ② 解①②有 vC= ③ 对质点从A到C由动能定理有WF-mg·2R=mv ④ 解WF=mg(16R2+x2)/8R ⑤ (2)要使F力做功最少.确定x的取值.由WF=2mgR+mv知.只要质点在C点速度最小.则功WF就最小.就是物理极值.若质点恰好能通过C点.其在C点最小速度为v. 由牛顿第二定律有mg=,则v= ⑥ 由③⑥有=,解得x=2R时. WF最小.最小的功WF=mgR. (3)由⑤式WF=mg() 而F=mg() 因>0.x>0.由极值不等式有. 当=时.即x=4R时 +=8. 最小的力F=mg.

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