(2010?宿州二模)如图中有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为k的轻弹簧,其下端固定,上端连

2025年05月06日 08:37
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(1)设M与m碰撞前的速度大小为V1,由机械能守恒得:
MgL=

1
2
MV12…①
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=
1
2
MV12-
1
2
(M+m)V22…③
又M=2m…④
由①、②、③、④解得:△E=
2
3
mgL…⑤
(2)相碰前弹簧的压缩量为x1=
mg
k
…⑥
共同下移到静止h=3
mg
k
…⑦
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+
4
9
kL     
答:(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能是
2
3
mgL;
(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+
4
9
kL.