题目内容

如图所示,光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接,传送带长度L=0.8m,皮带以恒定速率v=3.0m/s向右匀速运动。传送带的右端处平滑连接着一个在竖直平面内、半径为R=0.4m的光滑半圆轨道PQ,两个质量均为m=0.2kg的滑块AB置于水平导轨MN上,开始时滑块AB之间用细绳相连,其间有一压缩的轻弹簧,系统处于静止状态。现使细绳断开,弹簧伸展,滑块B脱离弹簧后滑上传送带,从右端滑出并沿半圆轨道运动到最高点Q后水平飞出,又正好落回N点。已知滑块B与传送带之间的动摩擦因数μ=,取g=10m/s2。求:

(1)滑块B到达Q点时速度的大小;

(2)滑块B在半圆轨道P处对轨道的压力;

(3)压缩的轻弹簧的弹性势能Ep

 


解:

(1)滑块BQ飞出后做平抛运动,有:

       ……(1)    (1分)

       ……(2)   (1分)

由(1)(2)解得……(2分)

 (2)滑块BP运动到Q过程中满足机械能守恒,有:

       ……(3)   (2分)

    在Q点有:……(4)   (2分)

由(3)(4)解得:    (1分)

由牛顿第三定律可知:

滑块B在半圆轨道P处对轨道的压力大小=12N (1分)方向:竖直向下(1分)

  (3).由(3)得:  (1分)

则有,滑块B在皮带上做匀减速运动(1分)

加速度     (1分)

   (1分)

AB组成的系统动量守恒  (2分)

弹簧的弹性势能  (1分)

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