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如图所示,水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于B点,右端与一倾角为的光...

如图所示,水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于B点,右端与一倾角为的光滑斜面轨道在C点平滑连接(即物体经过C点时速度的大小不变),斜面顶端固定一轻质弹簧,一质量为2kg的滑块从圆弧轨道的顶端A由静止释放,经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧,第一次可将弹簧压缩至D点,已知光滑圆轨道的半径,水平轨道BC长为04m,其动摩擦因数,光滑斜面轨道上CD长为06mg,求:

(1)滑块第一次经过圆轨道上B点时对轨道的压力大小;

(2)整个过程中弹簧具有的最大弹性势能;

(3)滑块在水平轨道BC上运动的总时间及滑块几次经过B点。

 

(1)60N;(2);(3) 1.5s;5次 【解析】 (1)滑块从A点到B点,机械能守恒 解得 滑块在B点,由向心力公式有 得 由牛顿第三定律可得:滑块对B点的压力 (2)滑块第一次到达D点时,弹簧具有最大的弹性势能。 滑块从A点到D点,设该过程弹簧弹力对滑块做的功为W,由动能定理可得: 解得 (3)将滑块在BC段的运动全程看作匀减速直线运动,加速度大小 则滑块在水平轨道BC上运动的总时间 滑块最终停止在水平轨道BC间; 设滑块在BC段运动的总路程为s,从滑块第一次经过B点到最终停下来的全过程,由动能定理可得 解得 结合BC段的长度可知,滑块经过B点5次。  
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