题目内容
如图所示,粗糙斜面其倾角为,底端通过长度可忽略的光滑小圆弧与光滑水平面连接,A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块(可视为质点),B的左端连有轻质弹簧,处于静止状态。当滑块A置于斜面上且受到大小F=4N,方向垂直斜面向下的恒力作用时,恰能沿斜面向下匀速运动。现撤去F,让滑块A从斜面上距斜面底端L=1m处由静止开始下滑,若取g=10m/s2,sin=0.6,cos=0.8。求:
(1)滑块A与斜面的动摩擦因数;
(2)滑块A到达斜面底端时的速度大小v1;
(3)滑块A在斜面上运动的加速度大小;
(4)滑块A开始与弹簧接触,到此后两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中,弹簧的最大弹性势能。
解:(1)滑块A匀速下滑时,受重力mg、恒力F、斜面支持力FN和摩擦力F作用,由平衡条件有 mgsin=FN①
FN=mgcos+F②
联立①②并化简后得③
代入数据解得动摩擦因数
撤去F后,滑块A沿斜面匀加速下滑,由动能定理有:
④
代入数据得: ⑤
(3)根据牛顿第二定律
有⑥
代入数据得=2m/s2
(4)两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中动量守恒,当它们速度相等时,弹簧具有最大弹性势能,设共同速度为v2,由动量守恒和能量守恒定律有:
⑦ ⑧
联立⑤⑦⑧式解得Ep=1J
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