题目内容

如图所示,一质量为m的小物体固定在劲度系数为k的轻弹簧右端,轻弹簧的左端固定在竖直墙上,水平向左的外力F推物体压缩弹簧,使弹簧长度被压缩了b。已知弹簧被拉长(或者压缩)长度为x时的弹性势能EP =kx2。求在下述两种情况下,撤去外力后物体能够达到的最大速度。

(1)地面光滑;

(2)物体与地面的动摩擦因数为μ

  

解:(1)地面光滑情况下。弹簧达到原长时,物体速度最大,为v1

弹簧被压缩后,弹性势能Ep =kb2                                   

根据机械能守恒 ,有Ep =                                      

所以,v1 ==                                                           

(2)物体与地面的动摩擦因数为 m 情况下。当弹簧弹力等于滑动摩擦力时,物体速度最大,为v2

设这时弹簧的形变量为s

ks = μmg,                                                              ①

此时,弹簧弹性势能                                                

根据能量守恒定律

Ep=+μmgbs)+                                                

所以,kb2 =+ μmgbs)+ ks2                ②

联立①、②式解得  v2 = (b)

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