问题 问答题

如图所示,光滑坡道顶端距水平面高度为h,质量为m的小物体A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道,经过0点时无机械能损失,为使A制动,将劲度系数为k的轻弹簧一端固定在竖直墙上的M点,另一端恰位于滑道韵末端O点.已知在OM段,物块A与水平面间的动摩擦因素为μ,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,

求:

(1)物块滑到O点时的速度大小;

(2)已知弹簧弹性势能Ep与形变量x之间的关系为Ep=kx2/2,求弹簧的最大压缩量.

答案

(1)对A到O的过程由物块的机械能守恒得

 mgh=

1
2
mv2

解得 v=

2gh

(2)物块压缩弹簧的过程,对物块和弹簧组成的系统,由弹簧压缩量最大时,速度为零,根据能量守恒定律得

  

1
2
mv2=
1
2
kx2
+μmgx

解得,x=

(μmg)2+2mkgh
-μmg
k

答:

(1)物块滑到O点时的速度大小为

2gh

(2)弹簧的最大压缩量为

(μmg)2+2mkgh
-μmg
k

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