题目内容

【题目】如图所示,在光滑的水平面上放一质量为M=10kg且足够长的木板,质量为m=1kg、可视为质点的滑块放在木板的左端,滑块与木板间的动摩擦因数为。水平轻弹簧的左端O系在墙上固定不动,其劲度系数为k=20N/m,自由端A与滑块之间的距离为L=2m。现给木板一个水平向左的瞬时速度,滑块将由静止开始向左运动,与弹簧接触一段时间后,滑块向左运动的速度达到最大,重力加速度g10m/s2,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,若滑块的速度始终小于木板的速度,求:

(1)m刚接触弹簧时M的速度大小;

(2)m向左运动的速度达到最大值的过程中,弹簧对m所做的功。

【答案】(1) (2)

【解析】(1)滑块接触弹簧前,在滑动摩擦力的作用下由静止开始做匀加速直线运动,距离为L,由动能定理

解得

对滑块和木板系统,由动量守恒定律:

可得m刚接触弹簧时M的速度v2=9.6m/s;

(2)滑块接触弹簧之后向左运动的过程中,当滑块受到的滑动摩擦力与弹簧的弹力平衡时,滑块的速度达到最大,此时弹簧被压缩的长度为x,则 解得x=0.20m;

滑块向左运动速度达到最大的过程中,由动能定理:

则弹簧对m做的功:

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