(18分)如圖所示,粗糙斜面與光滑水平面通過(guò)半徑可忽略的光滑小圓弧平滑連接,斜面傾角α=37°,A、B、C是三個(gè)質(zhì)量均為 m=1㎏的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),C為左端附有膠泥(膠泥的質(zhì)量不計(jì)),D為兩端分別連接B和C的輕質(zhì)彈簧.彈簧和滑塊B、C均處于靜止?fàn)顟B(tài).
(1).當(dāng)滑塊A置于斜面上且受到大小F=4N,方向垂直斜面向下的恒力作用時(shí),恰能向下勻速運(yùn)動(dòng).求滑塊A斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
(2).現(xiàn)撤去F,讓滑塊A從斜面上距斜面底端L=1m處由靜止下滑,若取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求滑塊A到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小。
(3).滑塊A與C接觸后粘連在一起,求此后滑塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)在相互作用過(guò)程中,彈簧的最大彈性勢(shì)能Ep.
(18分)
解析:(18分)(1)滑塊勻速下滑時(shí),受重力mg、恒力F、斜面支持力FN和摩擦力Fμ作用,
由平衡條件有 (2分)
即 (3分)
化簡(jiǎn)后得,代入數(shù)據(jù)解得動(dòng)摩擦因數(shù) (1分)
(2)撤去后,滑塊勻加速下滑,由動(dòng)能定理有
(3分)
代入數(shù)據(jù)得 (1分)
(3)滑塊A、C粘接后瞬間共同速度為
(2分),
滑塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)在相互作用過(guò)程中動(dòng)量守恒,當(dāng)它們速度相等時(shí),彈簧具有最大彈性勢(shì)能,設(shè)共同速度為,由動(dòng)量守恒和能量守恒定律有
。ǎ卜郑
。3分)
聯(lián)立解得 (1分)
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