
如图所示,高度、倾角
的斜面固定在水平地面上,斜面的右侧有一劲度系数
的弹簧,弹簧右端与墙面拴接,原长时左端位于B点,斜面最低点A与B点间的距离
。将一质量
的小物块(可视为质点)以初速度
水平向右抛出,下落高度H后恰好无碰撞的从斜面最高点进入斜面,然后从A点无机械能损失地进入水平地面,滑行一段时间后挤压弹簧。已知物块与斜面和水平地面间的动摩擦因数分别为
,弹簧始终在弹性限度内,其弹性势能
(x为弹簧的形变量),重力加速度
,求:
(1)H的大小;
(2)弹簧的最大压缩量;
(3)物块最终停止的位置与A点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】斜面上的平抛运动、应用动能定理解多段过程问题
【详解】(1)对物块的平抛过程,竖直方向有
物块恰好无碰撞地进入斜面可得
联立解得
(2)设弹簧的最大压缩量为,对物块从抛出到第一次减速到零过程,由动能定理可得
解得
或
(舍)
(3)对物块从第一次减速到零至反弹回到A点过程,由动能定理可得
解得
设物块从A点冲上斜面后,运动距离后速度减为零,对该过程,由动能定理可得
解得
由
可知,此后物块将保持静止,所以物块最终停在斜面上,最终停止的位置到A点的距离为。
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