题目内容

如图所示,有一条长为L的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,求链条刚好全部滑出斜面时的速度是多大.

答案:略
解析:

释放后的链条,竖直方向的一半向下运动,放在斜面上的一半向上运动,由于竖直部分越来越多,所以链条做的是加速运动,不能用一般运动公式去解.因为斜面光滑,所以,机械能守恒,链条得到的动能应是由势能转化的,重力势能的变化可以用重心的位置确定.

设斜面最高点为零势能点,设链条总质量为m

开始时左半部分的重力势能

右半部分的重力势能

机械能

当链条刚好全部滑出斜面时,重力势能,动能,机械能

机械能守恒:

所以

整理得

本题选斜面最高点为零势能点,可使重力势能便于确定,使其表达式简化.


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