题目内容

【题目】如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H的光滑水平桌面上。现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h高处由静止开始滑下,与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出。已知,求:

1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度v

2)被压缩弹簧的最大弹性势能Epmax

3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离s

【答案】123

【解析】

解:(1)滑块从光滑曲面上高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底面的速度为 ,由机械能守恒定律有:

解之得:

滑块碰撞的过程,系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为 ,由动量守恒定律有:

解之得:

(2)滑块发生碰撞后与滑块一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块速度相等,设为速度

由动量守恒定律有:

由机械能守恒定律有:

解得被压缩弹簧的最大弹性势能:

(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块脱离弹簧,设滑块的速度为,滑块的速度为,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有:

解之得:

滑块从桌面边缘飞出后做平抛运动:

解之得滑块落地点与桌面边缘的水平距离:

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