Question

如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊可沿豎直平行軌道上下運(yùn)動(dòng)（圖中軌道未畫出），在滑塊正下方置一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧上端固定一質(zhì)量為m的頂板。現(xiàn)在讓滑塊從距離彈簧頂板h高處由靜止落下，與頂板碰撞并粘連在一起，滑塊、頂板與軌道間的摩擦均忽略不計(jì)，在整個(gè)過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。求：

   （1）滑塊與頂板碰撞后的共同速度；

   （2）滑塊與頂板碰撞后繼續(xù)下落過程中的最大速度。已知彈簧的彈性勢(shì)能E_p與彈簧形變量的關(guān)系為。

Answer 1

（1）…………

   （2）………………

解析:

解：（1）設(shè)滑塊撞擊頂板的速度為，碰扣共同速度為，由機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒得：

    ①……………………（2分）

    ②……………………（2分）

    解得：………………（2分）

   （2）設(shè)彈簧開始時(shí)的壓縮量為，兩者達(dá)到最大速度時(shí)的壓縮量為，最大速度為，有：③………………（1分）

    ④………………（1分）

    設(shè)兩者達(dá)到最大速度時(shí)的位置為重力勢(shì)能零點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律，有：

    ⑤………………（2分）

    聯(lián)立以上各式，解得：……………………（2分）