如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点.水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形
1个回答

解题思路:(1)物块离开D后做平抛运动,应用平抛运动规律可以求出到达D点的速度.

(2)由匀变速直线运动的速度位移公式可以求出位移.

(3)应用动能定理与牛顿第二定律判断能否到达M点.

(4)应用动能定理与能量守恒定律可以求出克服摩擦力做功.

(1)设物块块由D点以初速vD做平抛,落到P点时其竖直速度为:

vy=

2gR,

tan45°=

vy

vD,

代入数据解得:vD=4m/s;

(2)由x=6t-2t2可知,物块在桌面上过B点后初速为:v0=6m/s,加速度大小为:a=4m/s2

由速度位移公式得,BD间位移:s1=

v20−

v2D

2a,

代入数据解得:s1=2.5m;

(3)若物块能沿轨道到达M点,其速度为vM

由动能定理得:-

2

2m2gR=[1/2]m2vM2-[1/2]m2vD2

轨道对物块的压力为FN,由牛顿第二定律得:FN+m2g=m2

v2M

R,

代入数据解得:FN=(1-

2)m2g<0,物块不能到达M点;

(4)设弹簧长为AC时的弹性势能为EP,物块与桌面间的动摩擦因数为μ,

由动能定理得:

释放m1时,EP=μm1gsCB

释放m2时,EP=μm2gsCB+[1/2]m2v02

解得:m1=2m2,EP=m2v02=7.2J,

m2在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为Wf

由能量守恒定律得:EP-Wf=[1/2]m2vD2

代入数据解得:Wf=5.6J;

答:(1)物块过D点时的速度为4m/s;

(2)BD间的水平距离为2.5m.

(3)m2不能沿圆轨道到达M点.

(4)释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功为5.6J.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 本题考查了求速度、位移、功等问题,物体运动过程复杂,分析清楚物体运动过程是正确解题的前提与关键,应用平抛运动规律、牛顿第二定律、动能定理即可正确解题.

相关问题