【題目】如圖所示,光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn),BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑為r的細(xì)圓管CD,管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧,輕彈簧下端固定,上端恰好與管口D端齊平.質(zhì)量為m的小球在曲面上距BC的高度為2r處從靜止開始下滑,進(jìn)入管口C端時(shí)與管壁間恰好無(wú)作用力,通過(guò)CD后壓縮彈簧,在壓縮彈簧過(guò)程中速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP,已知小球與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.求:

(1)小球達(dá)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB;

(2)水平面BC的長(zhǎng)度s;

(3)在壓縮彈簧過(guò)程中小球的最大速度vm

【答案】(1)小球達(dá)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為2;

(2)水平面BC的長(zhǎng)度為3r.

(3)在壓縮彈簧過(guò)程中小球的最大速度為

【解析】

試題分析:(1)由機(jī)械能守恒得:mg2r=mvB2﹣0,

解得:vB=2;

(2)在C點(diǎn)對(duì)管壁無(wú)壓力,根據(jù)牛頓第二定律有:

mg=m,

解得:vC=

對(duì)A到C段運(yùn)用動(dòng)能定理得:

mg2r﹣μmgs=mvC2﹣0,

解得:s=3r;

(3)設(shè)在壓縮彈簧過(guò)程中小球速度最大時(shí)離D端的距離為x,

則有:kx=mg,

解得:x=,

由功能關(guān)系得:mg(r+x)﹣EP=mvm2mvC2

解得:vm=

答:(1)小球達(dá)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為2;

(2)水平面BC的長(zhǎng)度為3r.

(3)在壓縮彈簧過(guò)程中小球的最大速度為

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1求k的值;

2若撤去外力F,求在撤去外力瞬時(shí)A、B小球的加速度和A、B小球間絕緣細(xì)線的拉力;

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