题目内容

(14分)如图所示,粗糙斜面与光滑水平面通过半径可忽略的光滑小圆弧平滑连接,斜面倾角A是质量为m=1kg的小滑块(可看作质点),B的质量为M=2kg,C为左端附有胶泥的质量不计的薄板,D为两端分别连接BC的轻质弹簧。当滑块A置于斜面上且受到大小F=4N,方向垂直斜面向下的恒力作用时,恰能向下匀速运动。现撤去F,让滑块A从斜面上距斜面底端L=1m处由静止下滑;求:(g=10m/s2,,sin37°=0.6,,cos37°=0.8)

⑴ 求滑块A到达斜面底端时速度大小。

⑵ 滑块AC接触后粘连在一起,求此后两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中,弹簧的最大弹性势能。

⑶ 从滑块AC接触后粘连在一起开始计时,当弹簧再次出现原长时AB的速度的大小和方向。

(1)施加恒力F时,

未施加力F时,

代入数据,得

(2)滑块AC接触后,ABCD组成系统动量守恒,能量守恒,所以当AB具有共同速度时,系统动能最小,弹簧弹性势能最大,设为Ep

        

 代入数据,得Ep=J

(3)设再次出现原长时A、B的速度分别为 v3、 v4 根据动量守恒和能量守恒得:

代入数据,得  ;即A的速度与原方向相反,B的速度方向与A的原方向相同

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