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图4-4-12

(1)弹簧对物块的弹力做的功;

(2)物块从B至C克服阻力做的功;

(3)物块离开C点后落回水平面时其动能的大小.

答案

思路点拨:物块的运动可分为以下四个阶段:①弹簧弹力做功阶段;②离开弹簧后在AB段的匀速直线运动阶段;③从B到C所进行的变速圆周运动阶段;④离开C点后进行的平抛运动阶段,弹簧弹力是变化的,求弹簧弹力的功可根据效果——在弹力作用下物块获得的机械能,即到达B点的动能求解.物块从B至C克服阻力做的功也是变力,同样只能根据B点和C点两点的机械能之差判断,因此求出物块在B点和C点的动能是关键.注意题目中所给出的隐含条件:“进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍”和临界条件“恰能到达C点”,求出EkB、EkC.

解析:物块在B点时受力mg和导轨的支持力N=7mg,由牛顿第二定律,有

7mg-mg=m

所以EkB=mvB2=3mgR

物块到达C点仅受重力mg,据牛顿第二定律,有mg=m

所以EkC=mvC2=0.5mgR.

(1)根据动能定理,可求得弹簧弹力对物体所做的功为W=EkB=3mgR.

(2)物体从B到C只有重力和阻力做功,根据动能定理,有

W-mg·2R=EkC-EkB

W=0.5mgR-3mgR+2mgR=-0.5mgR

即物体从B到C克服阻力做的功为0.5mgR.

(3)物体离开轨道后做平抛运动,仅有重力做功,机械能守恒,有

Ek′=EkC+EpC=0.5mgR+2mgR=2.5mgR.

答案:3mgR   0.5mgR   2.5mgR

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