Question

如圖所示，粗糙斜面與光滑水平面通過半徑可忽略的光滑小圓弧平滑連接，斜面傾a=37°，A、B、C是三個小滑塊（可看做質點），A、B的質量均為m=1kg，B的左端附有膠泥（質量不計），C的質量均為M=2kg，D為兩端分別連接B和C的輕質彈簧．
當滑塊A置丁斜面上且受到大小F=4N、方向乖直斜面向下的恒力作用時，恰能向下勻速運動．現撤去F，讓滑塊A從斜面上距斜面底端L=1m處由靜止下滑．（g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8），求：
（1）滑塊A到達斜面底端時的速度大小？
（2）滑塊A與B接觸后粘連在一起，求此過程損失的機械能？
（3）二個滑塊和彈簧構成的系統在相互作用過程中，彈簧的最大彈性勢能．

Answer 1

【答案】分析：（1）當物體受到恒力F時，做勻速直線運動，根據平衡得出動摩擦因數，撤去恒力F后，對A從初始位置到達底端的過程運用動能定理求出滑塊A到達斜面底端時的速度大小．
（2）滑塊A與B碰撞的瞬間，A、B組成的系統動量守恒，根據動量守恒求出碰后的速度，根據能量守恒求出損失的機械能．
（3）當A、B和C有共同速度時，系統動能最小，彈簧彈性勢能最大，對A、B、C組成的系統研究，運用動量守恒求出共同的速度，結合能量守恒求出最大的彈性勢能．
解答：解：（1）施加恒力F時，μ（F+mgcosα）=mgsinα
撤去F時，根據動能定理，
代入數據得：v₁=2 m/s
（2）滑塊A與B接觸，系統動量守恒：mv₁=2mv₂  
得：
由能量守恒：
得：Q=1J
（3）當A、B和C有共同速度時，系統動能最小，彈簧彈性勢能最大，設為E_p，系統動量守恒：mv₁=（2m+M）v₃
代入數據得：v₃=0.5m/s
由能量守恒：
代入數據得：E_P=0.5J．
答：（1）滑塊A到達斜面底端時的速度大小為2m/s．
（2）此過程損失的機械能為1J．
（3）彈簧的最大彈性勢能為0.5J．
點評：本題綜合考查了動能定理、動量守恒定律和能量守恒定律，綜合性較強，關鍵理清運動過程，合力地選擇研究對象，運用動量守恒定律解題．