题目内容

如图,在水平地面上固定一倾角为θ的斜面,一轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态.滑块与斜面间动摩擦因素为μ且μ<tanθ,一质量为m的滑块从距离弹簧上端为S0处的A点由静止释放,设滑块与弹簧接触过程中没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g.
(1)求滑块从A点运动到与弹簧上端B点接触瞬间所经历的时间t;
(2)若滑块从B点运动到弹簧形变最大的C点处的距离为L,求滑块第一次能反弹到的最高点离C点的距离X.
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(1)滑块运动的加速度a=
mgsinθ-μmgcosθ
m
=gsinθ-μgcosθ
由s0=
1
2
at2
得
所求时间t=
2s0
gsinθ-μgcosθ

故滑块从A点运动到与弹簧上端B点接触瞬间所经历的时间为
2s0
gsinθ-μgcosθ
.
(2)滑块从A到C由能量守恒得:mg(s0+L)sinθ=μmgcosθ(s0+L)+Ep…①
滑块从C点第一次反弹到最高点过程有能量守恒得:Ep=mgxsinθ+μmgcosθ?x…②
由①、②两式联立解得x=
(sinθ-μcosθ)(s0+L)
sinθ+μcosθ
.
故滑块第一次能反弹到的最高点离C点的距离为
(sinθ-μcosθ)(s0+L)
sinθ+μcosθ
.
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