题目内容

【题目】如图,倾角θ=37°的直角斜面体固定在地面上,质量为3m 的物块 c 恰好静止在斜面上的O点,质量为 M 的物块 a 和质量为m 的物块 b 通过一根不可伸长的轻绳相连,轻绳绕过斜面顶端的小滑轮并处于松驰状态,物块a 静止在地面上。从斜面顶端 P 静止释放物块 bb 滑到 O 点前的瞬间,轻绳恰好伸直,随后瞬间绷断,a 获得 1m/s 的速度(方向竖直向上),之后 b c 立即发生弹性碰撞,碰后 b 运动 1s 至斜面底端 Q。已知,物块 b 与斜面体的动摩擦因数为,空气阻力、滑轮处的摩擦均不计,取 g =10 m/s2 。求:

1)绳伸直前的瞬间物块 b 的速度大小;

2)轻绳绷断后,物块 b 在斜面上运动的路程;

3)物块 ab 的质量之比

【答案】(1)4.5m/s;(2)m;(3)

【解析】

1)设b沿斜面下滑过程加速度为、绳伸直前的瞬间物块b的速度为,有

联立①②解得

m/s2

m/s

2)设cb碰撞后的瞬间b速度大小为,上滑的加速度为、时间为t、路程为s1,在上滑过程有

在下滑过程有

联立①~⑥解得

=18m/s(舍去)

=2m/s

m

轻绳绷断后,b物块b在斜面上运动的路程

m

3)设bc碰撞前的瞬间b速度大小为bc碰撞后的瞬间速度分别为

bc碰撞,取沿斜面向下为正方向

满足

联立解得

(沿斜面向上)

(沿斜面向下)

=2m/s代入上式解得

m/s

轻绳绷断的瞬间,对b由动量定理得

a由动量定理得

联立⑨⑩解得

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