题目内容

【题目】如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为M的光滑弧形槽静止在足够长的光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量为m的小球从弧形槽高h处由静止开始下滑,已知M=3m,小球与弹簧的碰撞是弹性碰撞,求:

(1)弹簧的最大弹性势能;

(2)小球第一次再回到弧形槽最高点时离水平面的高度。

【答案】(1)(2)

【解析】

(1)小球从弧形槽由静止开始下滑,小球与弧形槽组成的系统水平方向动量守恒,则有

小球与弧形槽组成的系统机械能守恒,则有

联立可得

小球与弹簧组成的系统机械能守恒,则有弹簧的最大弹性势能为

(2)小球第一次再回到弧形槽最高点时,小球与弧形槽的水平方向速度相等,小球与弧形槽组成的系统水平方向动量守恒,则有

解得

整个过程,机械能守恒,则有

解得

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