v1:v2 = 1:5 4分(中间过程适量给分) m15
联立解得 = 2分
m23
16、(16分)(1)由动能定理得W=mv 在B点由牛顿第二定律得:9mg-mg=m解得W=4mgR 4分
(2) 设物块经C点落回到水平面上时距B点的距离为S,用时为t,由平抛规律知 S=vct 2R=gt2
从B到C由动能定理得 -2mgR=mv-mv
联立知,S= 4 R 6分
(3) 假设弹簧弹性势能为EP,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块可能在圆轨道的上升高度不超过半圆轨道的中点,则由机械能守恒定律知 EP≤mgR
若物块刚好通过C点,则物块从B到C由动能定理得 -2mgR=mv-mv 物块在C点时mg=m则EP≥mv 联立知:EP≥mgR.
综上所述,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则弹簧弹性势能的取值范围为 EP≤mgR 或 EP≥mgR. 6分