题目内容

【题目】如图所示,固定在水平面上倾角的光滑斜面底端有一垂直于斜面的挡板,可看成质点的物块ABC质量均为m=2.5kg,物块BC通过一劲度系数k=72N/m的轻质弹簧相连,初始时,物块C靠在挡板上,物块BC处于静止状态,物块A以初速度v0沿光滑的水平面进入竖直面内与水平面相切于E点、半径R=1.2m的光滑固定半圆形轨道。当物块A到达轨道的最高点D时,对轨道的压力大小为,物块A离开D点后,恰好无碰撞地由P点滑上斜面,继续运动后与静止于Q点的物块B相碰,碰撞时间极短,碰后物块AB粘在一起,已知不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8。求:

1)物块A的初速度v0的大小;

2)物块AB碰撞后瞬间的共同速度v的大小;

3)设从物块AB粘在一起到物块C恰好离开挡板这一过程经历了时间t,若t=1s,则这一过程中弹簧对物块C的冲量大小I为多少?(弹簧始终处于弹性限度内)

【答案】123

【解析】

1)当物块A到达D点时,对物块A受力分析有

,解得

物块A从开始运动到D点的过程中,由动能定理得

解得

2)当物块A离开D点后,物块A做平抛运动,到达P点时速度沿斜面向下

P点到Q点的过程中,由动能定理得

解得

从物块A与物块B相碰到碰撞结束这一过程,由动量守恒定律得

解得

3)设在碰撞前弹簧的压缩量为x1,受力分析得

kx1=mgsin37°,可得

当物块C恰好离开挡板时,弹簧处于伸长状态,设伸长量为x2,对物块C受力分析得

,可得

从物块AB碰撞完到物块C恰好离开挡板,设此时物块AB的共同速度为v1,以物块AB为研究对象,此过程弹簧的弹力做功为零,由动能定理得

解得

从物块AB碰撞完到物块C恰好离开挡板,设弹簧对物块AB的冲量为,规定沿斜面向上为正方向,由动量定理得

此过程弹簧对物块C的冲量大小

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