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


 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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