如图轨道系统由直轨道OB、CD、DE和圆轨道BFB'组成,圆轨道入口B与出口B'略有错开,可以让滑块通过圆轨道后进入B'C延伸段后进入CD段,圆轨道与AB、CD分别在B(B')、C点相切.一压缩的弹簧左端固定在位于O点的挡板上,一个质量m=1kg的小滑块(可视为质点)靠在弹簧的右端,恰好位于A点.已知轨道AB长度L1=0.5m,CD长度L2=1m,DE长L3=0.2m,圆形轨道BFB'半径R=0.2m,CD与水平方向的倾角θ=37°,小滑块与直轨道AB、CD、DE的动摩擦因数均为μ=0.4,其余轨道摩擦不计,各轨道连接部分均平滑连接.释放滑块,测得其经过F点时对轨道的作用力为5N.
求:

(1)滑块经过F点的速度;
(2)弹簧的弹性势能Ep;
(3)要使滑块沿轨道运动且最后停留在DE平台,滑块的质量m1可能在什么范围内?
(4)若换成m2=0.8kg的滑块,仍把弹簧压缩至A处释放,能否可通过在AB上铺设长为s=0.2m的水平传送带(传送带位置在AB之间,传送带与滑块间的动摩擦因数仍为μ=0.4),使滑块能恰好到达D点?如果能,求出传送带运行速度v的最小值;如果不能,试说明原因.
【答案】(1)滑块经过F点的速度为m/s;
(2)弹簧的弹性势能Ep为7.5J;
(3)要使滑块沿轨道运动且最后停留在DE平台,滑块的质量m1可能在范围内;
(4)滑块不能到达D点。
3
(2)弹簧的弹性势能Ep为7.5J;
(3)要使滑块沿轨道运动且最后停留在DE平台,滑块的质量m1可能在
75
124
kg
≤
m
1
≤
75
116
kg
(4)滑块不能到达D点。
【解答】
【点评】
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