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.