13.如圖所示,一個質(zhì)量m=0.20kg的小球系于輕質(zhì)彈簧的一端,且套在光滑豎立的圓環(huán)上,彈簧的上端固定于環(huán)的最高點A,環(huán)的半徑R=0.5m,彈簧的原長L0=0.5m,勁度系數(shù)為4.8N/m,取g=10m/s2,若小球從圖中所示的位置B點由靜止開始滑動,到最低點C時,彈簧的彈性勢能Ep彈=0.6J,求:
(1)小球到C點時的速度vc的大小;
(2)小球在C點對環(huán)的作用力.

分析 (1)小球在下降中小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈性勢能,由小球與彈簧機械能守恒條件可知小球到C點時的速度大;
(2)小球在最低點彈力與重力的合力充當向心力,由牛頓第二定律可得出小球在C點對環(huán)的作用力的大小.

解答 解:(1)小球由B點滑到C點,由動能定理得
 $\frac{1}{2}$m${v}_{C}^{2}$=mg(R+Rcos60°)+W彈力;
由題意可知,W彈力=-0.60J
解得:vC=3m/s
(2)在C點:F=(2R-l0)k=2.4N
設環(huán)對小球作用力為N,方向指向圓心,由牛頓第二定律得:
  F+N-mg=m$\frac{{v}_{C}^{2}}{R}$
解得  N=3.2N
小球?qū)Νh(huán)作用力為N′,則有:N′=-N=-3.2N;方向豎直向下.
答:
(1)小球到C點時的速度vc的大小3m/s;
(2)小球在C點對環(huán)的作用力3.2N,方向豎直向下

點評 本題要注意我們研究的系統(tǒng)是小球與彈簧而不是小球,若說明是小球與彈簧系統(tǒng)則機械能守恒;而只對小球機械能是不定恒的.

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B.${\;}_{92}^{238}$U→${\;}_{90}^{234}$Th+${\;}_{2}^{4}$He是人工核轉(zhuǎn)變
C.${\;}_{11}^{24}$Na→${\;}_{12}^{24}$Mg+${\;}_{-1}^{0}$e是衰變反應
D.元素的半衰期會受到其所處環(huán)境的影響
E.${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n→${\;}_{36}^{92}$Kr+${\;}_{56}^{141}$Ba+3${\;}_{0}^{1}$n是裂變反應

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B.小球從A到B過程,彈簧的彈力做負功,彈簧的彈性勢能增加
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D.小球經(jīng)過B點時,彈簧的彈性勢能為mgR-$\frac{1}{2}$mv2

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