(1)设M与m碰撞前的速度大小为V1,由机械能守恒得:
MgL=
MV12…①1 2
设碰撞后粘在一起的初速度大小为V2,由动量守恒定律得:
MV1=(M+m)V2…②
在碰撞中损失的机械能为:△E=
MV12-1 2
(M+m)V22…③1 2
又M=2m…④
由①、②、③、④解得:△E=
mgL…⑤2 3
(2)相碰前弹簧的压缩量为x1=
…⑥mg k
共同下移到静止h=3
…⑦mg k
设加速度的大小为a,由匀变速直线运动公式有
V22=2ah…⑧
设滑块下滑距离d时受到ER流体的阻力大小为f,此时弹簧的压缩量为x2
则x2=x1+d…⑨
由牛顿第二定律得:f+kx2-(M+m)g=(M+m)a…⑩
由①、②、④、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩得:
f=2mg-kd+
kL 4 9
答:(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能是
mgL;2 3
(2)在滑块下移停止之前的过程中,ER流体对滑块阻力的大小f与下滑距离d所满足的函数关系式是2mg-kd+
kL.4 9