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如图所示,在高h1=30m的光滑水平平台上,质量m=1kg的小物块压缩弹簧后被锁...

如图所示,在高h1=30m的光滑水平平台上,质量m=1kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住,储存了一定量的弹性势能Ep.若打开锁扣K,小物块将以一定的速度v1水平向右滑下平台做平抛运动,并恰好能从光滑圆弧形轨道BC上B点沿切线方向进入圆弧形轨道.B点的高度h2=15m,圆弧轨道的圆心O与平台等高,轨道最低点C的切线水平,并与地面上动摩擦因数为μ=0.7的足够长水平粗糙轨道CD平滑连接,小物块沿轨道BCD运动最终在E点(图中未画出)静止,g=10m/s2.求:
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(1)小物块滑下平台的速度v1
(2)小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小和C、E两点间的距离.
(1)根据平抛运动下降的高度求出运动的时间,通过速度方向,结合竖直方向上的分速度求出平抛运动的初速度. (2)根据能量守恒求出弹簧压缩时具有的弹性势能.根据动能定理求出C、E两点间的距离. 【解析】 (1)由于h1=30m,h2=15m,设物块从A运动到B的时间为t,则 解得t=. 由Rcos∠BOC=h1-h2,R=h1 所以∠BOC=60° 设小物块平抛运动的水平速度是v1,则 解得v1=10m/s. (2)由能量守恒可得,弹簧压缩时的弹性势能为. 设C、E两点间的距离为L,根据动能定理得,. 解得L=50m. 答:(1)小物块滑下平台的速度为10m/s. (2)小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小为50J,C、E两点间的距离为50m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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