问题 计算题

(10分)如图,粗糙水平地面上有一压缩并锁定的弹簧,弹簧左端固定于竖直墙壁上,右端与一质量为m=0.1kg的小物块A(可视为质点)接触但不连接,光滑的固定半圆周轨道MP与地面相切于M点,P点为轨道的最高点。现解除弹簧锁定,弹簧将小物块A推出,A沿粗糙水平地面运动,之后沿圆周轨道运动并恰能通过P点。已知A与地面间的动摩擦因数为=0.25,最初A与M点的距离L1="2m" , 圆周轨道半径R=0.4m,g取10m/s2,空气阻力不计。求:

 

(1)小滑块到达P点时的速度大小;

(2)弹簧弹力对滑块所做的功。

(3)弹簧仍将小物块从A点推出,为了使小物块能够从P点落回A点,此时A与M点的距离L2应该取多大。

答案

(1)2m/s;(2)1.55m

题目分析:(1)设小物块A到达圆周轨道最高点P时的速度为,

由题意有:

解得:

(2)从解除锁定到物块滑至最高点P的过程中,由动能定理有:

 

解得:

(3)小球离开P点以v0做平抛,落地的时间为t,

根据:

解得:t=0.4s

L2=v0t

从解除锁定到物块滑至最高点P的过程中,由动能定理有:

 

解得:≈2.87m/s

≈1.55m

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