如图所示,四分之三周长圆管的半径R=0.4m,管口B和圆心O在同一水平
如图所示,四分之三周长圆管的半径R=0.4m,管口B和圆心O在同一水平面上,D是圆管的最高点,其中半圆周BE段存在摩擦,BC和CD段动摩擦因数相同,ED段光滑;质量m=0.5kg、直径稍小于圆管内径的小球从距B正上方高H=2.5m的A处自由下落,到达圆管最低点C时的速率为6m/s,并继续运动直到圆管的最高点D飞出,恰能再次进入圆管,假定小球再次进入圆管时不计碰撞能量损失,取重力加速度g=10m/s2,求
(1)小球飞离D点时的速度;
(2)小球从B点到D点过程中克服摩擦所做的功
(3)小球再次进入圆管后,能否越过C点?请分析说明理由。

(1)
(2)
(3)
,故小球能过C点
解析:
(1)小球飞离D点做平抛运动,
有
(1)
(2)
由(1)(2)得
(3)
(2)设小球从B到D的过程中克服摩擦力做功
,
在A到D过程中根据动能定理,有
(4)
代入计算得,
(5)
(3)设小球从C到D的过程中克服摩擦力做功
,
根据动能定理,有
(6)
代入计算得,
(7)
小球从A到C的过程中,克服摩擦力做功
,
根据动能定理,有
(6)
(7)
小球再次从D到C的过程中,克服摩擦力做功
,
根据动能定理,有
(8)
(9)
小于过BE段时摩擦力大小随速度减小而减小,摩擦力做功也随速度减小而减小。第二次通过BC段与CE段有相等的路程,速度减小(10)
所以
(11)
由此得
,故小球能过C点。 (12)
说明:(1)(2)(3)(5)每式2分,(4)3分,其余各1分,共18分。