如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体B与C用轻质弹簧拴接,当弹簧处于自然长度时,B在O点;当B静止时,B在M点,OM=l。在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,A、B相碰后一起压缩弹簧。A第一次脱离B后最高能上升到N点,ON=1.51。B运动还会拉伸弹簧,使C物体刚好能脱离挡板D。A、B、C的质量都是m,重力加速度为g,求: (i)弹簧的劲度系数; (2)弹簧第一次恢复到原长时B速度的大小; (3)M、P之间的距离。
【正确答案】正确答案:(1)B静止时,根据受力平衡条件可知,kl=mgsinθ,弹簧劲度系数 。 (2)当弹簧第一次恢复原长时,A、B恰好分离,设此时A、B速度大小为v 3 ,对物体A,从A、B分离到A速度变为0的过程,根据机械能守恒得: =mg△h,此过程中A物体上升的高度△h=1.51sinθ,得 。 (3)设A与B相碰前速度的大小为v 1 ,A与B相碰后速度大小为v 2 ,M、P之间的距离为x,对A物体从开始下滑到和B相碰的过程中,根据机械能守恒,mgxsinθ= ,A与B发生碰撞,根据动量守恒得mv 1 =(m+m)v 2 。 设B静止时,弹簧的弹性势能为E p ,从A、B开始压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程,根据机械能守恒, B物体的速度变为0时,C物体恰好离开挡板D,此时弹簧的伸长量也为l,弹簧的弹性势能也为E q ,所以
【答案解析】