Question

如圖所示，在傾角為θ = 30^o 的光滑斜面的底端有一個固定擋板D，小物體C靠在擋板D上，小物體B與C用輕質(zhì)彈簧拴接。當彈簧處于自然長度時，B在O點；當B靜止時，B在M點，OM = l。在P點還有一小物體A，使A從靜止開始下滑，A、B相碰后一起壓縮彈簧。A第一次脫離B后最高能上升到N點，ON =" 1.5" l。B運動還會拉伸彈簧，使C物體剛好能脫離擋板D。A、B、C的質(zhì)量都是m，重力加速度為g。求
（1）彈簧的勁度系數(shù)；
（2）彈簧第一次恢復(fù)到原長時B速度的大小；
（3）M、P之間的距離。

Answer 1

（1）k=
（2）
（3）x=9l

（1）B靜止時，彈簧形變量為l，彈簧產(chǎn)生彈力F=kl
B物體受力如圖所示，根據(jù)物體平衡條件得

kl =mgsinθ                              （1分）
得彈簧的勁度系數(shù)k=                                （1分）
（2）當彈簧第一次恢復(fù)原長時A、B恰好分離，設(shè)此時A、B速度的大小為v₃．（1分）
對A物體，從A、B分離到A速度變?yōu)?的過程，根據(jù)機械能守恒定律得  
                                                       （1分）
此過程中A物體上升的高度   
得                                              （1分）
（3）設(shè)A與B相碰前速度的大小為v₁，A與B相碰后速度的大小為v₂，M、P之間距離為x．對A物體，從開始下滑到A、B相碰的過程，根據(jù)機械能守恒定律得          
                                              （1分）
A與B發(fā)生碰撞，根據(jù)動量守恒定律得  m v₁=（m+m）v₂     （1分）
設(shè)B靜止時彈簧的彈性勢能為E_P，從A、B開始壓縮彈簧到彈簧第一次恢復(fù)原長的過程，根據(jù)機械能守恒定律得
          （1分）
B物體的速度變?yōu)?時，C物體恰好離開擋板D，此時彈簧的伸長量也為l，彈簧的彈性勢能也為E_P．對B物體和彈簧，從A、B分離到B速度變?yōu)?的過程，根據(jù)機械能守恒定律得
               （1分）
解得     x=9l                                 （1分）