问题
计算题
（12分）如图所示，粗糙水平轨道AB与竖直平面内的光滑半圆轨道BDC在B处平滑连接，B、C分别为半圆轨道的最低点和最高点，D为半圆轨道的最右端。一个质量m的小物体P被一根细线拴住放在水平轨道上，细线的左端固定在竖直墙壁上。在墙壁和P之间夹一根被压缩的轻弹簧，此时P到B点的距离为x0。物体P与水平轨道间的动摩擦因数为μ，半圆轨道半径为R。现将细线剪断，P被弹簧向右弹出后滑上半圆轨道，恰好能通过C点。试求：
（1）物体经过B点时的速度的大小？
（2）细线未剪断时弹簧的弹性势能的大小？
（3）物体经过D点时合力的大小？
答案
（1）
（2）
（3）
题目分析：（1）由于小球恰好能通过最高点C，则
B到C机械能守恒，则
解得：
（2）P到B过程弹力、摩擦力做功，动能定理：
解得：
，则弹簧的弹性势能为
（3）B到D机械能守恒，则
D点轨道对物块的支持力
解得：
，则物体经过D点时合力