问题 问答题

如图所示,质量为 m=0.1kg的小球置于平台末端A点,平台的右下方有一个表面光滑的斜面体,在斜面体的右边固定一竖直挡板,轻质弹簧拴接在挡板上,弹簧的自然长度为  x0=0.3m,斜面体底端 C 距挡板的水平距离为  d2=1m,斜面体的倾角为 θ=45°,斜面体的高度 h=0.5m.现给小球一大小为  v0=2m/s的初速度,使之在空中运动一段时间后,恰好从斜面体的顶端 B 无碰撞地进入斜面,并沿斜面运动,经过 C 点后再沿粗糙水平面运动,过一段时间开始压缩轻质弹簧.小球速度减为零时,弹簧被压缩了△x=0.1m.已知小球与水平面间的动摩擦因数 μ=0.5,设小球经过 C 点时无能量损失,重力加速度 g=10m/s2,求:

(1)平台与斜面体间的水平距离 d1

(2)小球在斜面上的运动时间 t;

(3)弹簧压缩过程中的最大弹性势能 Ep

答案

(1)小球到达斜面顶端时vBy=v0tanθ     

则有vBy=gt1            

又d1=v0t1            

解得:d1=0.4m        

(2)在 B 点,vB=

v0
cosθ
      

小球由 B 到 C 过程中,由牛顿第二定律,则有mgsinθ=ma       

位移与速度表达式,

v2C
-
v2B
=2a
h
cosθ
             

又vC=vB+at            

解得:t1=0.2s            

vC=3

2
m/s

(3)小球在水平面上的运动过程中,

根据能量守恒定律,则有,

1
2
m
v2C
=μmg(d2-x0)+μmg•△x+EP        

解得:EP=0.5J            

答:(1)平台与斜面体间的水平距离为0.4m;

(2)小球在斜面上的运动时间为0.2s;

(3)弹簧压缩过程中的最大弹性势能为0.5J.

判断题
单项选择题