问题 问答题

如图,轻弹簧的一端固定,另一端与滑块B相连,B静止在水平导轨上的O点,此时弹簧处于原长.另一质量与B相同的滑块A从导轨上的P点以初速度v0向B滑行,当A滑过距离l时,与B相碰.碰撞时间极短,碰后A、B粘在一起运动.设滑块A和B均可视为质点,与导轨的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.求:

(1)碰后瞬间,A、B共同的速度大小;

(2)若A、B压缩弹簧后恰能返回到O点并停止,求弹簧的最大压缩量.

答案

(1)设A、B质量均为m,A刚接触B时的速度为v1,碰后瞬间共同的速度为v2以A为研究对象,从P到O,由功能关系μmgl=

1
2
m
v20
-
1
2
m
v21

以A、B为研究对象,碰撞瞬间,由动量守恒定律

mv1=2mv2

解得v2=

1
2
v20
-2μgl

(2)碰后A、B由O点向左运动,又返回到O点,设弹簧的最大压缩量为x

由功能关系:

μ(2mg)•2x=

1
2
(2m)
v22

解得:x=

v20
16μg
-
l
8

故弹簧的最大压缩量:x=

v20
16μg
-
l
8

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