如图,光滑水平面AB与竖直面上的半圆形固定导轨在B点衔接,导轨半径为R,一个质量为m的静止物块在A处压缩弹簧,把物块释放,在弹力的作用下获得一个向右的速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力
如图,光滑水平面AB与竖直面上的半圆形固定导轨在B点衔接,导轨半径为R,一个质量为m的静止物块在A处压缩弹簧,把物块释放,在弹力的作用下获得一个向右的速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半圆周运动经过C点,求:
(1)弹簧对物块的弹力做的功;
(2)物块从B至C克服阻力做的功;
【答案】(1)3mgR(2)
(1)设物块进入半圆导轨B点瞬间的速度为,物块到达B点时受重力mg和支持力N=7mg作用,二者的合力提供向心力,则
………………①
设弹簧对物块的弹力做的功为WF,对弹簧推动物块过程由动能定理得:
…………………②
由①②解得: ……………………③
(2)设物块到达C点时的速度为vC,依题意可知物块在C点仅受重力mg作用,对物块在C点由牛顿第二定律得:………………………④
设物块从B到C过程,摩擦阻力对物块所做功为Wf,对物块的此过程依动能定理得:
…⑤
由①④⑤解得:……………………⑥
故物块从B到C过程克服阻力做的功为。
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