如图所示,倾角为
的斜面固定在水平地面上,斜面与倾角也为
的传送带
在斜面上端的
点相接,传送带又与圆心为
、半径
的光滑圆弧轨道在传送带上端的
点相切,
点为圆弧的最高点,
连线竖直。一劲度系数为
的轻质弹簧的一端固定于斜面最下端,另一端在弹簧自由状态时位于
点。一质量
的物块
压缩弹簧至某一位置后由静止释放,物块通过轨道上的
点时对轨道的压力
。已知
长度为
长度为
, 传送带以
的速率逆时针传动,物块与斜面及传送带间的动摩擦因数均为
。弹簧弹性势能的表达式为
, 式中
为弹簧的劲度系数,
为弹簧的形变量。物块可视为质点,整个过程中,弹簧始终处于弹性限度内,空气阻力不计,重力加速度
取
,
。