题目内容

如图12所示,在水平桌面上有一个轻弹簧一端被固定,另一端放一质量m = 0.20kg的小滑块,用一水平力推着滑块缓慢压缩弹簧,使弹簧具有弹性势能E = 0.90 J时突然撤去推力,滑块被弹簧弹出,在桌面上滑动后由桌边水平飞出落到地面。已知桌面距地面的高度h = 0.80m,重力加速度g取10m/s2,忽略小滑块与桌面间的摩擦以及空气阻力。求:

   (1)滑块离开桌面时的速度大小。

   (2)滑块离开桌面到落地的水平位移。

   (3)滑块落地时的速度大小和方向。

 

(1)   3.0 m/s      (2)1.2m  

(3)5.0 m/s  方向与水平方向的夹角= arctan,斜向下


解析:

(1)滑块被弹簧弹出到离开桌面的运动过程中,滑块和弹簧组成的系统机械能守恒,设滑块离开桌面时的速度大小为v0,根据机械能守恒定律

E =,                                                   (3分)

         代入数据解得  v0 == 3.0 m/s。                                                                  (2分)

   (2)滑块离开桌面后做平抛运动,设滑块从离开桌面到落地的时间为t,水平位移为s,根据运动学公式,

,                                                   (2分)

         解得:t = 0.40s;s = 1.2m。                                                                                     (1分)

   (3)设滑块落地时沿竖直方向的速度大小为v1,根据运动学公式,

v1 = gt = 4.0m/s,                                                  (2分)

         则滑块落地时的速度大小 v == 5.0 m/s                                             (2分)

         速度的方向与水平方向的夹角= arctan,斜向下。                    (2分)

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