光滑的斜面倾角θ=30°,斜面底端有弹性挡板P,长2l、质量为M的两端开口的圆筒置于斜面上,下端在B点处,PB=2l,圆筒的中点处有一质量为m的活塞,M=m。活塞与圆筒壁紧密接触,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等为f=mg/2。每当圆筒中的活塞运动到斜面上AB区间时总受到一个沿斜面向上F=mg的恒力作用,AB=l。现由静止开始从B点处释放圆筒。
【正确答案】正确答案:(1)活塞在AB区间之上时,活塞与筒共同下滑的加速度 ,活塞在AB区间内时,假设活塞与筒共同下滑,(M+m)gsin30°一F=(M+m)a,解得a=0;对m:受向上恒力F=mg,此时,F—mgsin30°一f=0,f刚好等于0.5mg,所以假设成立,活塞的加速度a=0。 (2)圆筒下端运动至活塞刚好到达B点,此时速度 ,经历时间t 1 ,有 ,解得 ;接着m向下匀速,M受力:f一Mgsin30°= ,所以m和M都以v 0 做匀速运动,到达P时速度即 ,匀速运动时间 。 (3)M反弹时刻以v 0 上升,m过点A以v 0 下滑,以后由于摩擦力和重力,m在M内仍然做匀速下滑,M以加速度 减速,m离开M时间t 1 , 此时M速度 ,接着M以加速度0.5g向上减速,
【答案解析】