题目内容
如图所示,轻弹簧的一端固定,另一端与滑块B相连,B静止在水平导轨上,弹簧处在原长状态。滑块A从半径为R的光滑
圆弧槽无初速滑下,从P点滑上水平导轨,当A滑过距离sl=R时,与B相碰,碰撞时间极短,碰后A、B紧贴在一起运动,但互不粘连.最后A恰好返回出发点P并停止.在A,B压缩弹簧过程始终未超过弹簧的弹性限度。已知滑块A和B质量均为m(A、B可视为质点),且与导轨的滑动摩擦因数都为
=0.1,重力加速度为g,试求:
(1)滑块A从圆弧滑到P点时对导轨的压力,
(2)A、B碰后瞬间滑块A的速度,
(3)运动过程中弹簧最大形变量S2
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解:(1)设滑块A到达P点的速度为v0
由机械能守恒得:
① (2分)
在P点有:N-mg=
② (2分)
联立①②式得 N=3mg ③ (1分)
由牛顿第三定律可知:
滑块A对导轨的压力
④ (1分)
(2)A刚接触B时速度为v1(碰前),A运动 s1过程由动能定理得,
⑤ (2分)
碰撞过程中动量守恒,令碰后瞬间A、B共同运动的速度为v2,则有
m v1 =2m v2 ⑥ (2分)
解得v2=
⑦ (2分)
(3)设A、B在弹簧碰后恢复到原长时, 共同速度为v3,在这过程中,由动能定理,有
⑧ (2分)
后A、B开始分离,A单独向右滑到P点停下,由动能定理有
⑨ (2分)
解得 s2=0.625R ⑩ (2分)
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