如图所示,有一竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一轻*簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,当滑块运动时,...
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问题详情:
如图所示,有一竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一轻*簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,当滑块运动时,圆筒内壁对滑块有阻力的作用,阻力的大小恒为Ff=mg(g为重力加速度).在初始位置滑块静止,圆筒内壁对滑块的阻力为零,*簧的长度为l.现有一质量也为m的物体从距地面2l处自由落下,与滑块发生碰撞,碰撞时间极短.碰撞后物体与滑块粘在一起向下运动,运动到最低点后又被*回向上运动,滑动到刚发生碰撞位置时速度恰好为零,不计空气阻力。求
(1)物体与滑块碰撞后共同运动速度的大小;
(2)下落物体与薄滑块相碰过程中损失的机械能多大。
(2)碰撞后,在滑块向下运动的最低点的过程中*簧**势能的变化量。
【回答】
(1)设物体下落至与薄滑块碰撞前的速度为v0,在此过程中机械能守恒,依据机械能守恒定律有mgl=mv/2
解得v0=
设碰撞后共同速度为v,依据动量守恒定律有mv0=2mv
解得v=.---------------------5分
(2) 物体与薄滑块相碰过程中损失的机械能
---------------------4分
(3)设物体和滑块碰撞后下滑的最大距离为x,依据动能定理,对碰撞后物体与滑块一起向下运动到返回初始位置的过程,有
-2Ffx=0-×2mv2
设在滑块向下运动的过程中,*簧的*力所做的功为W,依据动能定理,对碰撞后物体与滑块一起向下运动到最低点的过程,有W+2mgx-Ffx=0-×2mv2
解得:。所以*簧的**势能增加了。
知识点:实验:验*动量守恒定律
题型:计算题