解答:解:(1)A到B平拋運(yùn)動(dòng):v
y2=2gh
代入數(shù)據(jù)解得:v
y=
=
m/s=3m/s
B點(diǎn):tan37°=
得:v
x=v
A=
=
m/s=4m/s
被釋放前彈簧的彈性勢(shì)能:E
p=
m=
×0.04×42J=0.32J;
(2)B點(diǎn):v
B=
=
m/s=5m/s
B到C:(mgsin37°-μmgcos37°)L=
m-
m,
代入數(shù)據(jù)解得:v
C=
m/s
①恰好過(guò)豎直圓軌道最高點(diǎn)時(shí):mg+qE=m
,
qE=0.4N=mg
從C到圓軌道最高點(diǎn):-(mg+qE)2R
1=
m-
m得:R
1=0.33m
②恰好到豎直圓軌道最右端時(shí):-(mg+qE)R
2=0-
m得:R
2=0.825m
要使小球不離開(kāi)軌道,豎直圓弧軌道的半徑R≤0.33m或R≥0,825m;
(3)R=0.9m>R
2,小球沖上圓軌道H
1=0.825m高度時(shí)速度變?yōu)?,然后返回傾斜軌道h
1高處再滑下,然后再次進(jìn)入圓軌道達(dá)到的高度為H
2.
有:(mg+qE)H
1=mgh
1+μmgh
1?
,
(mg+qE)H
2=mgh
1-μmgh
1?
,
同除得:H
2=
H
1=
H
1之后物塊在豎直圓軌道和傾斜軌道之間往返運(yùn)動(dòng).
同理:n次上升高度H
n=(
)
n-1H
1(n>0)為一等比數(shù)列.
()n-1×0.825≤0.01,當(dāng)n=4時(shí),上升的最大高度小于0.01m
則小球共有6次通過(guò)距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn).
答:
(1)被釋放前彈簧的彈性勢(shì)能為0.32J.
(2)要使小球不離開(kāi)軌道(水平軌道足夠長(zhǎng)),豎直圓弧軌道的半徑R≤0.33m或R≥0,825m.
(3)如果豎直圓弧軌道的半徑R=0.9m,小球進(jìn)入軌道后可以有6次通過(guò)豎直圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)P.