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(15分)

如图,MNP为竖直面内一固定轨道,其圆弧段MN与水平段NP相切于N、P端固定一竖直挡板。M相对于N的高度为h,NP长度为s。一木块自M端从静止开始沿轨道下滑,与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。若在MN段的摩擦可忽略不计,物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为,求物块停止的地方与N点距离的可能值。

 

 

答案

 

解析:(15分)

根据功能原理,在物块从开始下滑到静止的过程中,物块重力势能减小的数值与物块克服摩擦力所做功的数值相等,即

                                                                           ①

设物块质量为,在水平滑道上滑行的总路程为,则

                                                                        ②

                                                                        ③

设物块在水平轨道上停住的地方与点的距离为。若物块在与碰撞后,在到达圆弧形轨道前停止,则

                                                                         ④

联立①②③④式得

                                             ⑤

此结果在时有效。若,则物块与碰撞后,可再一次滑上圆弧形轨道,滑下后在水平轨道上停止,此时有

                                                                         ⑥

联立①②③⑥式得

                                                                                                                                                ⑦

 

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