Question

【題目】如圖所示，水平實驗臺A端固定，B端左右可調，將彈簧左端與實驗平臺固定，右端 有一可視為質點，質量為2kg的滑塊緊靠彈簧（未與彈黃連接)，彈簧壓縮量不同時， 將滑塊彈出去的速度不同.圓弧軌道固定在地面并與一段動摩擦因素為0.4的粗糙水平地面相切D點，AB段最長時，BC兩點水平距離xBC=0.9m,實驗平臺距地面髙度h=0.53m，圓弧半徑R=0.4m，θ=37°，已知 sin37° =0.6, cos37° =0.8.完成下列問題：

（1）軌道末端AB段不縮短，壓縮彈黃后將滑塊彈出，滑塊經過點速度vB=3m/s，求落到C點時速度與水平方向夾角；

（2）滑塊沿著圓弧軌道運動后能在DE上繼續滑行2m,求滑塊在圓弧軌道上對D點的壓力大小：

（3）通過調整彈簧壓縮量，并將AB段縮短，滑塊彈出后恰好無碰撞從C點進入圓弧 軌道，求滑塊從平臺飛出的初速度以及AB段縮短的距離.

Answer 1

【答案】（1）45°（2）100N （3）4m/s、0.3m

【解析】（1）根據題意C點到地面高度

從B點飛出后，滑塊做平拋運動，根據平拋運動規律：

化簡則

根據 可知

飛到C點時豎直方向的速度

因此

即落到圓弧C點時，滑塊速度與水平方向夾角為45°

（2）滑塊在DE階段做勻減速直線運動，加速度大小

根據

聯立兩式則

在圓弧軌道最低處

則 ，即對軌道壓力為100N。

（3）滑塊彈出恰好無碰撞從C點進入圓弧軌道，說明滑塊落到C點時的速度方向正好沿著軌跡該出的切線，即

由于高度沒變，所以 ，

因此

對應的水平位移為

所以縮短的AB段應該是