Question

【題目】一輕質彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與質量為m的小物塊P接觸但不連接．AB是水平軌道，質量也為m的小物塊Q靜止在B點，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖所示．物塊P與AB間的動摩擦因數μ=0.5．初始時PB間距為4l，彈簧處于壓縮狀態．釋放P，P開始運動，脫離彈簧后在B點與Q碰撞后粘在一起沿軌道運動，恰能經過最高點D，己知重力加速度g，求：

（1）粘合體在B點的速度．

（2）初始時彈簧的彈性勢能．

Answer 1

【答案】（1） ．（2）12mgl．

【解析】（1）物塊P恰好能夠到達D點時，由重力提供向心力，由牛頓第二定律有：

mg=m

可得：vD=

從B到D，由機械能守恒定律得：

2mgl+mvD2=mvB2

得：

（2）P與Q碰撞的過程時間短，水平方向的動量守恒，選取向右為正方向，設碰撞前P的速度為v，則：mv=2mvB

P從開始釋放到到達Q的過程中，彈簧的彈力對P做正功，地面的摩擦力對P做負功，由功能關系得：

聯立得：EP=12mgl