Question

光滑水平桌面上有一輕彈簧，用質(zhì)量m=0.4kg的小球?qū)�彈簧緩慢壓縮，釋放后物塊從A點水平拋出，恰好由P點沿切線進入光滑圓管軌道MNP（圓管略大于小球），已知圓管軌道為半徑R=0.8m，且圓管剪去了左上角135°的圓弧，P點到桌面的水平距離是R，豎直距離也是R，MN為豎直直徑，g=10m/s²，不計空氣阻力．求：

（1）釋放時彈簧的彈性勢能；

（2）小球能否通過M點？如能通過，求出在該點對管的壓力．

Answer 1

考點：  動能定理的應(yīng)用；向心力．

分析：  （1）物體恰好無碰撞落到P點，其豎直分速度可以根據(jù)落體規(guī)律求解，然后根據(jù)速度偏轉(zhuǎn)角求解水平分速度并得到P點速度，然后根據(jù)機械能守恒定律求解A點速度；對釋放小球的過程運用動能定理列式，聯(lián)立方程組求解；

（2）先根據(jù)A到M過程機械能守恒列式，若能過最高點列式，最后聯(lián)立方程組求解即可．

解答：  解：（1）設(shè)物塊由A點以初速v_A做平拋，落到P點時其豎直速度為：m/s

由于，解得v_A=4m/s

設(shè)彈簧長為AC時的彈性勢能為E_P，則彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為物塊的動能，則：

E_P==J

（2）由題意可知，A到M的過程中只有重力做功，滿足機械能守恒，若能到達M點，則：

代入數(shù)據(jù)得：v_M=2.165m/s

物塊能通過M點，設(shè)軌道對物塊的支持力的方向向上，重力與支持力的合力提供向心力，則：

代入數(shù)據(jù)得：F_N=1.656N

根據(jù)牛頓第三定律，物塊對軌道的壓力方向向下，大小為1.656N．

答：（1）釋放時彈簧的彈性勢能是3.2J；（2）小球能通過M點，物塊在該點對管的壓力是1.656N．

點評：  該題中，物塊的運動包含水平面上的運動、平拋運動以及在圓軌道內(nèi)的運動，解答本題關(guān)鍵要分析清楚物體的運動規(guī)律，然后多次運用機械能守恒定律列式，最后聯(lián)立方程組求解即可．