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=5m的光滑水平桌面上,现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h=l.8m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。己知mA=lkg,mB=2kg, mC=3kg,g=10m/s2,求:
(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能;
(3)滑块C落地点与桌而边缘的水平距离。
【答案】(1)2m/s (2) 3J(3) 2m
【解析】
(1) 滑块A从光滑曲面上h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v1,由机械能守恒定律有
解得:
滑块A与B碰撞的过程,A、B系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为v2,由动量守恒定律有
mAv1=(mA+mB)v2
解得:
;
(2) 滑块A、B发生碰撞后与滑块C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A、B、C速度相等,设为速度v3,
由动量守恒定律有
mAv1=(mA+mB+mC)v3
由机械能守恒定律有
解得:
(3) 被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C脱离弹簧,设滑块A、B的速度为v4,滑块C的速度为v5,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有
(mA+mBv2)=(mA+mB)v4+mCv5
解得:
滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动:
解得:
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