如图所示,装置的左边AB部分是长为L1=1m的水平面,一水平放置的轻质弹簧左端固定并处于原长状态;装置的中间BC部分是长

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  • 解题思路:(1)滑块第一次从D到B的过程中,重力做功mgh,滑动摩擦力做功-μmgL2,根据动能定理求解滑块第一次到达B处的速度;

    (2)滑块从B到O过程,其动能转化为内能和弹簧的弹性势能,由能量守恒定律求解弹簧储存的最大弹性势能;

    (3)根据能量守恒定律求得滑块第二次经过B点时的速度大小,根据此速度与传送带速度的大小关系,判断出滑块将做匀加速运动,由运动学公式求出滑块的速度增加到与传送带相等时,通过的位移,即可知道滑块离开传送带时的速度.滑块从C到再次回到右边曲面部分所能到达的最大高度的过程中,重力做功,由动能定理求解最大高度.

    (1)设滑块第一次到达B处的速度为v1,对滑块从D到B的过程,根据动能定理得

    mgh-μmgL2=[1/2m

    v21]

    解得,v1=

    10m/s

    (2)滑块从B到O过程,由能量守恒定律得

    EP=[1/2m

    v21]-μmg(L1-x)

    解得,EP=2.75J

    (3)设滑块再次到达B处的速度为v2,对滑块第一次到达B到再次到达B的过程,根据动能定理得

    -2μmg(L1-x)=[1/2m

    v22−

    1

    2m

    v21],解得 v2=1m/s<v=2m/s

    则知滑块再次滑上传送带后将匀加速运动,由牛顿第二定律得

    μmg=ma,得a=2.5m/s2

    速度增加到与传送带相同所经历的位移为

    L=

    v2−

    v22

    2a=0.6m<L2=2m,

    可知,滑块接着相对传送带静止,速度为v=2m/s

    对从C到最高点的过程,由动能定理得

    -mgh′=0-

    1

    2mv2

    解得,h′=0.2m

    答:

    (1)滑块第一次到达B处的速度是

    10m/s;

    (2)弹簧储存的最大弹性势能是2.75J;

    (3)滑块再次回到右边曲面部分所能到达的最大高度是0.2m.

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;机械能守恒定律.

    考点点评: 本题是多过程问题,分析滑块经历的过程,运用动能定理、牛顿第二定律和运动学公式结合按时间顺序分析和计算,难度适中.

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