题目内容

【题目】如图所示,木板M固定在水平地面上,上表面光滑,光滑半圆形轨道固定在M上,轨道半径,M上静止着两个滑块A、B,,,两滑块间夹有压缩弹片,另一带挡板的木板N,静止在光滑的水平地面上,质量,两木板台面等高,木板N右侧粗糙部分长度为,动摩擦因数为,左侧拴接一轻质弹簧,弹簧自然长度所在处车面光滑松开弹片后,A滑块到达轨道最高点时对轨道的压力大小恰好等于A滑块的重力,滑块B冲上木板两滑块都可以看作质点,滑块弹开的时间极短,弹开后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且求:

滑块A在半圆轨道最低点时对轨道的压力;

弹片弹开后滑块B的速度大小;

滑块B滑上木板N后的运动过程中弹簧的最大弹性势能.

【答案】(1)7N,方向竖直向下(2)(3)

【解析】

(1)滑块A在最高点时,由牛顿第二定律得:

已知最高点滑块对轨道的压力为:

则有:

滑块A从半圆轨道最低点到达最高点过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得:

在半圆轨道最低点由牛顿第二定律:
计算得出:,;
由牛顿第三定律可以知道,滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力大小为7N,方向竖直向下;(2)压缩弹片过程中,A、B系统动量守恒,
由动量守恒定律得:
计算得出:,方向水平向左;
(3)与车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律:
由能量守恒定律得:,
计算得出:。

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