如图所示,在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道,其中圆弧部分光滑,水平段长为L,一个质量为m的小物块紧靠在被压缩的弹

如图所示,在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道,其中圆弧部分光滑,水平段长为L,一个质量为m的小物块紧靠在被压缩的弹簧最右端,小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ.现突然释放弹簧,让小物块被弹出恰好能够运动到圆弧轨道的最高点A,取g=10m/s2,且弹簧长度忽略不计,求:
(1)小物块在圆弧顶端A处速度大小;
(2)O′点处轨道对小物块的支持力多大;
(3)小物块释放前弹簧具有的弹性势能EP
wuchideheduoluod 1年前 已收到1个回答 举报

翠花儿黄 幼苗

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解题思路:(1)小物块被弹出恰好能够运动到圆弧轨道的最高点A时,由重力提供向心力,列式,可求出小物块在圆弧顶端A处速度大小;
(2)小物块从最低处O′运动到最高点的过程中,轨道的弹力不做功,物块的机械能守恒,列式求出物块在O′的速度.在O′处,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,列式求解.
(3)对于弹簧释放到物块到达O′运用动能定理求解弹性势能EP

(1)小物块在最高点A位置处,由重力提供向心力,则有:mg=m
υA2
R
解得:υA=
gR;
(2)在最低点位置O′处,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,则有
N-mg=m
υ02
R
小物块从最低处O′运动到最高点的过程中,轨道的弹力不做功,物块的机械能守恒,由机械能守恒定律有 [1/2m
υ2A+mg2R=
1
2m
υ20]
联立解得:N=6mg;
(3)弹簧释放到物块到达O′的过程,由动能定理有 −μmgL=
1
2m
υ20−EP
解得:EP=μmgL+
5
2mgR
答:
(1)小物块在圆弧顶端A处速度大小为
gR;
(2)O′点处轨道对小物块的支持力为6mg;
(3)小物块释放前弹簧具有的弹性势能EP为μmgL+[5/2]mgR.

点评:
本题考点: 机械能守恒定律;动能定理.

考点点评: 本题是圆周运动与机械能守恒定律和动能定理的综合应用,关键分析物块在最高点和最低点的向心力来源,判断能量如何转化,再列式求解.

1年前

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