Question

【题目】如图所示，光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接，传送带长度L=0.8m，皮带以恒定速率v=3.0m/s向右匀速运动。传送带的右端处平滑连接着一个在竖直平面内、半径为R=0.4m的光滑半圆轨道PQ，两个质量均为m=0.2kg的滑块A、B置于水平导轨MN上，开始时滑块A、B之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，系统处于静止状态。现使细绳断开，弹簧伸展，滑块B脱离弹簧后滑上传送带，从右端滑出并沿半圆轨道运动到最高点Q后水平飞出，又正好落回N点。已知滑块B与传送带之间的动摩擦因数μ=5/16，取g=10m／s2。求：

（1）滑块B到达Q点时速度的大小；

（2）滑块B在半圆轨道P处对轨道的压力；

（3）压缩的轻弹簧的弹性势能Ep

Answer 1

【答案】（1） （2） (3)

【解析】（1）滑块B从Q飞出后做平抛运动，有： ①，②

联立解得

（2）．滑块B从P运动到Q过程中满足机械能守恒，有： ……③

在Q点有： ④

由③④解得

由牛顿第三定律得，滑块B在半圆轨道P处对轨道压力的大小为12N，方向竖直向下

（3）由③得：

则有，滑块B在皮带上做匀减速运动

加速度

A、B组成的系统动量守恒

弹簧的弹性势能