Question

如圖所示，粗糙斜面其傾角為α，底端通過長度可忽略的光滑小圓弧與光滑水平面連接．．A、B是兩個(gè)質(zhì)量均為 m=1㎏的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），B的左端連有輕質(zhì)彈簧，處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)滑塊A置于斜面上且受到大小F=4N，方向垂直斜面向下的恒力作用時(shí)，恰能沿斜面向下勻速運(yùn)動．現(xiàn)撤去F，讓滑塊A從斜面上距斜面底端L=1m處由靜止開始下滑，若取g=10m/s²，sinα=0.6，cosα=0.8．求：
（1）滑塊A與斜面的動摩擦因數(shù)μ；
（2）滑塊A到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小v₁；
（3）滑塊A在斜面上運(yùn)動的加速度大小a；
（4）滑塊A開始與彈簧接觸到此后兩滑塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)在相互作用過程中，彈簧的最大彈性勢能E_p．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)A受力平衡，通過正交分解，利用共點(diǎn)力平衡求出滑塊A與斜面的動摩擦因數(shù)μ．
（2）撤去F后，對下滑的過程運(yùn)用動能定理，求出滑塊A到達(dá)底端時(shí)的速度大�。�
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出滑塊在斜面上運(yùn)動的加速度大�。�
（4）當(dāng)兩物體速度相同時(shí)，彈簧的彈性勢能最大，結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律求出最大的彈性勢能．
解答：解：（1）滑塊A勻速下滑時(shí)，受重力mg、恒力F、斜面支持力F_N和摩擦力F_μ作用，
由平衡條件有mgsinα=μF_N①
F_N=mgcosα+F②
即聯(lián)立①②并化簡后得③
代入數(shù)據(jù)解得動摩擦因數(shù)μ=0.5
（2）撤去F后，滑塊A勻加速下滑，由動能定理有：④
代入數(shù)據(jù)得 v₁=2m/s⑤
（3）根據(jù)牛頓第二定律
有a=g（sinα-μcosα）⑥
代入數(shù)據(jù)得a=2m/s²
（4）兩滑塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)在相互作用過程中動量守恒，當(dāng)它們速度相等時(shí)，彈簧具有最大彈性勢能，設(shè)共同速度為v₂，由動量守恒和能量守恒定律有：mv₁=（m+m）v₂⑦⑧
聯(lián)立⑤⑦⑧式解得E_P=1J．
答：（1）滑塊A與斜面的動摩擦因數(shù)為0.5．
（2）滑塊A到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為2m/s．
（3）滑塊A在斜面上運(yùn)動的加速度大小為2m/s²．
（4）彈簧的最大彈性勢能為1J．
點(diǎn)評：本題綜合考查了動能定理、牛頓第二定律、動量守恒定律、能量守恒定律，綜合性較強(qiáng)，需加強(qiáng)這類題型的訓(xùn)練．