质量为M的小车置于水平面上.小车的上表面由1/4圆弧和平面组成,车的右端固定有一不计质量的弹簧,圆弧AB部分光滑,半径为R,平面BC部分粗糙,长为l,C点右方的平面光滑.滑块

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 功能关系/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

质量为M的小车置于水平面上.小车的上表面由1/4圆弧和平面组成,车的右端固定有一不计质量的弹簧,圆弧AB部分光滑,半径为R,平面BC部分粗糙,长为l,C点右方的平面光滑.滑块质量为m,从圆弧最高处A无初速下滑(如图),与弹簧相接触并压缩弹簧,最后又返回到B相对于车静止.求:
(1)BC部分的动摩擦因数μ;
(2)弹簧具有的最大弹性势能;
(3)当滑块与弹簧刚分离时滑块和小车的速度大小.
魔方格

◎ 答案

(1)滑块与小车初始状态为静止,末状态滑块相对小车静止,即两者共速且速度为0,
据能量守恒:
mgR=μmg?2l,
μ=
R
2l

(2)弹簧压缩到最大形变量时,滑块与小车又一次共速,且速度均为0,此时据能量守恒,
弹簧的弹性势能EP=mgR-μmgl=
mgR
2

(3)弹簧与滑块分离的时候,弹簧的弹性能为0,设此时滑块速度为v1,小车速度为v2据能量守恒有:
EP=
1
2
m
v21
+
1
2
M
v22

  又因为系统动量守恒,有:mv1-Mv2=0
解得:v1=

MRg
M+m

v2=
m
M

MRg
M+m

答:(1)BC部分的动摩擦因数μ=
R
2l

(2)弹簧具有的最大弹性势能是
mgR
2

(3)当滑块与弹簧刚分离时滑块和小车的速度大小分别是v1=

MRg
M+m
v2=
m
M

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