题目内容
【题目】如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态.AC=7R,A、B、C均在同一竖直平面内.质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出),随后P沿轨道被弹回,最高到达F点,AF=4R.已知P与直轨道间的动摩擦因数μ=,重力加速度大小为g.(取sin 37°=,cos 37°=)
(1)求P第一次运动到B点时速度的大小;
(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能;
【答案】(1) (2)
【解析】试题分析:对物块P从C到B的过程分析,由动能定理列式可求得物体到达B点的速度; 由动能定理求出物块返回B点的速度,然后对压缩的过程与弹簧伸长的过程应用功能关系即可求出P运动到E点时弹簧的弹性势能。
(1))根据题意知,B、C之间的距离L为:L=7R-2R=5R
设P第一次运动到B点时速度的大小为vB,C到B的过程中,重力和斜面的摩擦力对P做功,由动能定理得:
解得:
(2)设BE=x,P到达E点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为Ep,P由B点运动到E点的过程中,由动能定理得:
E、F之间的距离为:L1=4R-2R+x
P到达E点后反弹,从E点运动到F点的过程中,由动能定理有:
联立解得:
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