如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体B与C用轻质弹簧拴接,当弹簧处于自然长度时,B在O点;当B静止时,B在M点,OM=l。在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,A、B相碰后一起压缩弹簧。A第一次脱离

admin2017-04-28  33

问题 如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体B与C用轻质弹簧拴接,当弹簧处于自然长度时,B在O点;当B静止时,B在M点,OM=l。在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,A、B相碰后一起压缩弹簧。A第一次脱离B后最高能上升到N点,ON=1.51。B运动还会拉伸弹簧,使C物体刚好能脱离挡板D。A、B、C的质量都是m,重力加速度为g,求:
    (i)弹簧的劲度系数;
    (2)弹簧第一次恢复到原长时B速度的大小;
    (3)M、P之间的距离。

选项

答案(1)B静止时,根据受力平衡条件可知,kl=mgsinθ,弹簧劲度系数[*]。 (2)当弹簧第一次恢复原长时,A、B恰好分离,设此时A、B速度大小为v3,对物体A,从A、B分离到A速度变为0的过程,根据机械能守恒得:[*]=mg△h,此过程中A物体上升的高度△h=1.51sinθ,得[*]。 (3)设A与B相碰前速度的大小为v1,A与B相碰后速度大小为v2,M、P之间的距离为x,对A物体从开始下滑到和B相碰的过程中,根据机械能守恒,mgxsinθ=[*],A与B发生碰撞,根据动量守恒得mv1=(m+m)v2。 设B静止时,弹簧的弹性势能为Ep,从A、B开始压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程,根据机械能守恒,[*] B物体的速度变为0时,C物体恰好离开挡板D,此时弹簧的伸长量也为l,弹簧的弹性势能也为Eq,所以 [*] 解得x=9l。

解析
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