题目内容

如图所示,在倾角为θ = 30o 的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体BC用轻质弹簧拴接。当弹簧处于自然长度时,BO点;当B静止时,BM点, OM = l。在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,AB相碰后一起压缩弹簧。A第一次脱离B后最高能上升到N点,ON = 1.5 lB运动还会拉伸弹簧,使C物体刚好能脱离挡板DABC的质量都是m,重力加速度为g

求(1)弹簧的劲度系数;

(2)弹簧第一次恢复到原长时B速度的大小;

(3)MP之间的距离。

(1)     (2分)

      (2)      (2分)

     (3)               (2分)


解析:

(1)B静止时,弹簧形变量为L,弹簧产生弹力F=KL

           根据B物体平衡条件得:      (2分)

           得弹簧的劲度系数     (2分)

      (2)弹簧第一次恢复原长时A、B恰好分离,设此时A、B速度的大小为V3

           对A物体,从A、B分离到A速度变为0的过程,根据机械能守恒定律得

            (2分)   此过程中A物体上升的高度(1分)

             得          (2分)

     (3)设A与B相碰前速度的大小为,A与B相碰后速度的大小为,M、P之间距离为x。对A物体,从开始下滑到A、B相碰的过程,根据机械能守恒定律得

               (1分)

        A与B发生碰撞,根据动量守恒定律得      (2分)

       设B静止时弹簧的弹性势能为,从A、B开始压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程,根据机械能守恒定律得

       (2分)

 B物体的速度变为0时,C物体恰好离开挡板D,此时弹簧的伸长量也为

弹簧的弹性势能也为,对B物体和弹簧,从A、B分离到B速度变为0的过程,

根据机械能守恒定律得

                  (2分)

       解得                    (2分)

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