问题 计算题

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轨道MNP,其形状为半径R="0.8" m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的物块将弹簧也缓慢压缩到C点释放,物块过B点后其位移与时间的关系为x=8t-2t2,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 ="10" m/s2,求:

(1)BP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在水平桌面上运动过程中克服摩擦力做的功.

答案

(1) 7.6m. (2) 物体不能到达M点(3)5.6J

题目分析:(1)设物体由D点以初速度vD做平抛,落到P点时竖直速度为vy,

由 vy2=2gR  , 解得:vD=4m/s

设平抛时间为t,水平位移x1,有

   

解得:x1=1.6m;

由题意可知,小球过B点后做初速度为v0=8m/s,加速度为a=4m/s2的减速运动到达D点的速度vD,则

所以BP的水平距离为:x=x1+x2=7.6m.

(2)若物体能沿轨道到达M点,其速度vM,则:

解得:

即物体不能到达M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μ

释放

释放

解得J

在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为Wf,有

解得

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