如图所示,一个劲度系数非常大的弹簧(弹簧长度和弹开物块时弹簧作用时间均可以忽略不计)一端固定在倾角为θ=37°的斜面底端。若将一质量为m=1kg的滑块P从斜面上A点由静止释放,滑块与弹簧相互作用后,弹簧最大弹性势能为Ep,滑块反弹后能沿斜面运动到的最高点为B(未在图中画出)。现锁定弹簧,使其弹性势能仍为Ep(已知A点距弹簧自由端距离为8m,滑块P与粗糙斜面动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g=10m/s2,滑块可视为质点)求:
(1)滑块P在斜面上反弹到的最高点B与初始位置A的距离x1;
(2)现将一光滑滑块Q和滑块P并排紧挨着置于斜面底端弹簧处,P、Q质量相等,Q在下,P在二,然后解除弹簧锁定,P、Q沿斜面上滑的距离x2;
(3)若在问题(2)中的条件下,若P、Q在斜面上的运动过程中发生弹性碰撞,则第一次碰撞后P和Q的速度大小分别为多少;
(4)若在问题(2)中的条件下,若P、Q在斜面上的运动过程中发生完全非弹性碰撞,碰后两滑块成为一个整体,求滑块P在斜面上运动的总路程。
【答案】(1)滑块P在斜面上反弹到的最高点B与初始位置A的距离6.4m;
(2)P、Q沿斜面上滑的距离为1m;
(3)第一次碰撞后P和Q的速度大小分别为,;
(4)滑块P在斜面上运动的总路程为3m。
(2)P、Q沿斜面上滑的距离为1m;
(3)第一次碰撞后P和Q的速度大小分别为
2
(
3
-
3
)
m
/
s
2
(
3
-
1
)
m
/
s
(4)滑块P在斜面上运动的总路程为3m。
【解答】
【点评】
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