(1)由,x=12t-4t2知,物块在C点速度为v0=12m/s.
设物块从D点运动到C点的过程中,弹簧对物块所做的功为W,由动能定理得:
W?mgsin37°?
=CD
mv021 2
代入数据得:W=
mv02+mgsin37°?1 2
=156J.CD
(2)由x=12t-4t2知,物块从C运动到B过程中的加速度大小为a=8m/s2.
设物块与斜面间的动摩擦因数为μ,由牛顿第二定律得
mgsinθ+μmgcosθ=ma 代入数据解得
μ=0.25.
物块在P点的速度满足mg=m
.vp2 R
物块从B运动到P的过程中机械能守恒,则有
物块从C运动到B的过程中有 vB2?v02=?2ax.
由以上各式解得x=
m.49 8
(3)假设物块第一次从圆弧轨道返回并与弹簧相互作用后,能够回到与O点等高的位置Q点,且设其速度为vQ,由动能定理得
mvQ2?1 2
mvp2=mgR?2μmgxcos37° 1 2
解得vQ2=?19<0
可见物块返回后不能到达Q点,故物块在以后的运动过程中不会脱离轨道.
答:(1)弹簧对物块所做的功为156J.
(2)B、C两点间的距离x为
m.49 8
(3)物块在以后的运动过程中不会脱离轨道.