如图所示,静止在粗糙水平面上的斜面体有三个光滑斜面AB、AC和CD。

如图所示,静止在粗糙水平面上的斜面体有三个光滑斜面AB、AC和CD。已知斜面AB与水平方向成角,斜面AC与水平方向成角,斜面CD与水平方向成角,A点与C点的竖直高度为,C点与D点的竖直高度为。在B点左侧的水平面上有一个一端固定的轻质弹簧,自然长度时弹簧右端到B点的水平距离为。质量均为的物体甲和乙同时从顶点A由静止释放,之后甲沿斜面AB下滑,乙沿AC下滑。在甲乙两物体下滑过程中,斜面体始终处于静止状态,且两物体运动中经过B点、C点、D点时,速度大小不改变,只改变方向。甲进入水平面后向左运动压缩弹簧的最大压缩量为,乙物体进入水平面后便向右运动最终停止。已知甲物体与水平面的动摩擦因数为,()求:

(1)弹簧的最大弹性势能为多少?

(2)甲物体最终停止位置距B点多远?

(3)通过计算,说明甲乙两物体是否同时滑到水平面上?

(4)若以释放甲乙物体时作为时刻,做出斜面体受到地面的摩擦力大小随时间变化的图线。

 

答案

解:(1)

代入数据得:

(2)   得:

    距B点距离为:

(3)得:

                   

得:

所以,甲下滑时间为:

乙在AC上下滑时间为:

乙到达C点时速度为:  

乙由C到D的时间为,则: 

整理得:   解得:

可见乙物体下滑总时间为:

所以,两物体同时滑到水平面上。

(4)物体在光滑斜面上下滑时对斜面的压力产生的水平分量为:

      

时间内斜面体受到的摩擦力为:

 时间内斜面体受到的摩擦力为:

代入数据得:

图像:

解析:略

 

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