(2013?安徽一模)如图所示,光滑斜面OP与水平面的夹角θ=37°.一轻弹簧下端固定在斜面底端O点,上端与

2025-04-23 16:39:49
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回答1:

(1)小球从A到P做平抛运动,且运动到P点时刚好不与斜面发生碰撞.
设小球运动到P点时的速度为vP
则vpcosθ=v0,vpsinθ=gt,h=

1
2
gt2
代入数据解得:vp=2.4m/s,h=0.10368m.
(2)小球沿斜面运动即将与B碰撞时速度设为v1,根据动能定理:
m1gLsinθ=
1
2
m1v12?
1
2
m1vp2

代入数据解得:v1
17.64
m/s=4.2m/s

A、B碰后的速度设为v2,根据动量守恒定律得:
m1v1=(m1+m2)v2
解得:v2
17.64
3
=1.4m/s

损失能量:△E=
1
2
m1v12?
1
2
(m1+m2)v22

代入数据解得:△E=5.88J.
(3)开始时,设弹簧被压缩x1,对B受力分析,可得:kx1=m2gsinθ,
代入数据解得x1=0.12m,当弹簧恢复原长时,A、B分离.
设即将分离时A、B的速度为v3,从AB碰后到AB即将分离,根据动能定理得:
EPO-(m1+m2)gx1sinθ=
1
2
(m1+m2)v32?
1
2
(m1+m2)v22

代入数据解得:v3=1.0m/s.
设此后小球A继续沿斜面向上滑动的最大距离为x2
加速度为:a=gsinθ,x2
v32
2a

解得:x2
1
12
m≈0.083m

由于x1+x2=0.203m<L,
所以小球不会离开斜面,还会与滑块B发生碰撞.
答:(1)小球抛出点距离斜面顶端的高度h为0.10368m;
(2)小球与滑块碰撞时,小球与滑块系统损失的机械能为5.88J;
(3)在A与B碰撞以后的运动过程中,A与B分离时的速度为1.0m/s,A、B能再次发生碰撞.