题目内容

如图所示 ,粗糙斜面与光滑水平地面通过光滑小圆弧平滑连接,斜面倾角,滑块A、C、D的质量均为,滑块B的质量为,各滑块均可视为质点。A、B间夹着微量火药。K为处于原长的轻质弹簧,两端分别栓接滑块B和C。火药爆炸后,A与D相碰并粘在一起,沿斜面前进L = 0.8 m 时速度减为零,接着使其保持静止。已知滑块A、D与斜面间的动摩擦因数均为 μ = 0.5,运动过程中弹簧始终处于弹性限度内,取 g = 10 m/s2,sin37° = 0.6,cos37°= 0.8。求:

(1)火药爆炸后A的最大速度vA;

(2)滑块B、C和弹簧K构成的系统在相互作用过程中,弹簧的最大弹性势能Ep;

(3)滑块C运动的最大速度vC。

 

【答案】

(1)vA=8m/s(2)EP  = 1.6 J(3)

【解析】(1)设A和D碰后的速度为v1,AD滑上斜面,由动能定理:

 

得:

m/s                             (2分)

火药爆炸后,A的速度最大为vA,

由动量守恒定律有:

  

vA=8m/s                              (2分)

 

(2)火药爆炸过程,对A和B系统,由动量守恒定律,设B获得的速度为vB,

   

vB = 2 m/s                             (1分)

当B与C共速为时,弹簧弹性势能最大。

由B、C系统动量守恒,

 

m/s                             (2分)

弹簧的最大弹性势能为:

 

EP  = 1.6 J                             (1分)

(3)当弹簧为原长时,滑块C的速度最大为,则:

                   (1分)

            (1分)

                        (1分)

                          (1分)

 

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