如图,光滑水平面AB与竖直面的半圆形导轨在B点相连接,导轨半径为R,一质量为m的静止木块在A处压缩弹簧,释放后,木块获得一向右的初速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的
◎ 题目
如图,光滑水平面AB与竖直面的半圆形导轨在B点相连接,导轨半径为R,一质量为m的静止木块在A处压缩弹簧,释放后,木块获得一向右的初速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力是其重力的7倍,之后向上运动恰能通过轨道顶点C,不计空气阻力,试求: (1)弹簧对木块所做的功; (2)木块从B到C过程中克服摩擦力做的功; (3)木块离开C点落回水平面所需的时间和落回水平面时的动能. |
◎ 答案
(1)物体在B点时,做圆周运动,由牛顿第二定律可知: T-mg=m
解得v=
从A到C由动能定理可得: 弹力对物块所做的功W=
(2)物体在C点时由牛顿第二定律可知: mg=m
对BC过程由动能定理可得: -2mgR-Wf=
解得物体克服摩擦力做功: Wf=
(3)物体从C点到落地过程是平抛运动,根据平抛运动规律得: 木块离开C点落回水平面所需的时间t=
物体从C点到落地过程,机械能守恒,则由机械能守恒定律可得: 2mgR=Ek-
物块落地时的动能Ek=
答:(1)弹簧对木块所做的功是3mgR (2)木块从B到C过程中克服摩擦力做的功是
(3)木块离开C点落回水平面所需的时间是2 |