如圖所示,質(zhì)量M = 0.8kg的小車靜止在光滑的水平面上,左端緊靠豎直墻.在車上左端水平固定著一只彈簧,彈簧右端放一個質(zhì)量m = 0.2kg的滑塊,彈簧為原長時,滑塊位于C處(滑塊可以視為質(zhì)點),車的上表面AC部分為光滑水平面,CB部分為粗糙水平面.CB長l = 1m與滑塊的動摩擦因數(shù)= 0. 4.水平向左推動滑塊,將彈簧壓縮,然后再把滑塊從靜止釋放,在壓縮彈簧過程中推力做功2.5J,滑塊釋放后將在車上往復(fù)運動,最終停在車上某處.設(shè)滑塊與車的B端碰撞時機械能無損失,g取10m/s2,求:
(1)滑塊釋放后,第一次離開彈簧時的速度大小;
(2)滑塊停在車上的位置離B端多遠?
(1)v1=5m/s
(2)距B端0.5m遠處
解析:(1)滑塊釋放后,彈簧的彈性勢能將全部轉(zhuǎn)化為滑塊的動能,而彈簧的彈性勢能等于推力做的功,所以EP = W=,代入數(shù)值可求得滑塊第一次離開彈簧時的速度v1=5m/s;
(2)由于滑塊釋放后,在與小車(包括彈簧)相對運動的過程中系統(tǒng)動量守恒,且最終兩者具有相同的速度,設(shè)為v2,則有:mv1= (m + M)v2,
所以系統(tǒng)的最終速度v2=1m/s,對于整個系統(tǒng)來說,總的機械能減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量,
所以E損=mgL=,解得L=2.5m。
由于系統(tǒng)的機械能僅在滑塊在BC區(qū)間內(nèi)運動的過程中有損失,且滑塊與B端碰后相對于車返回向右運動.可見滑塊相對車由C到B,再返回到某一點后,又相對車向右運動,最終停在BC的中點處,即距B端0.5m遠處.
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