如图所示,质量为M的长滑块静止在光滑水平面上,左端固定一劲度系数为k且足够长的水平轻质弹簧,右侧用一不可伸长的细绳连接于竖直墙上,细绳子能承受的最大拉力为FT,使一质
◎ 题目
如图所示,质量为M的长滑块静止在光滑水平面上,左端固定一劲度系数为k且足够长的水平轻质弹簧,右侧用一不可伸长的细绳连接于竖直墙上,细绳子能承受的最大拉力为FT,使一质量为m、初速度为V0的小物体,在滑块上无摩擦地向左滑动而后压缩弹簧,弹簧的弹性势能表达式为EP=
(1)要使细绳被拉断,初速度V0应满足什么条件? (2)长滑块在细绳被拉断后,所获得的最大加速度为多大? (3)小物体最后离开滑块时,相对地面速度恰好为零的条件是什么? |
◎ 答案
(1)设弹簧压缩量为x1时,绳被拉断,即 kx1=FT ① 压缩弹簧过程动能转化为弹性势能,依题意有
联立解得:v0>
(2)设绳被拉断瞬时,小物体的速度为V1,有
绳断后长滑块加速,小物体减速,当两者速度相等时,弹簧压缩量最大为x2,长滑块有向左的最大加速度am,此过程动量守恒,有: mv1=(M+m)v2 ⑤ 根据机械能守恒,有:
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