(2013?丰台区二模)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,上端连接一

2025年05月06日 02:38
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(1)设物体下落末速度为v0,由机械能守恒定律mgL=

1
2
m
v
…①
得:v0=
2gL

设碰后共同速度为v1,由动量守恒定律  2mv1=mv0…②
得:v1=
1
2
2gL

碰撞过程中系统损失的机械能   △E=
1
2
?2m?
v
-
1
2
m
v
=-
1
2
mgL

(2)设加速度大小为a,有2ax=
v
…③
得:a=
kL
8m

设弹簧弹力为FN,ER流体对滑块的阻力为FER受力分析如图所示

FN+FER-2mg=2ma…④
FN=mg+kd…⑤
联立③④⑤三式解得:FER=mg+
kL
4
-kd

(3)从碰撞结束瞬间到最低点的过程中,
重力做功为:WG=2mg?
2mg
k
=
4m2g2
k
…⑥
弹性势能的变化为:EP=
1
2
k(
mg
k
+
2mg
k
)2-
1
2
k(
mg
k
)2=
4m2g2
k
…⑦
所以重力做功恰等于弹性势能的增加,所以ER流体做功等于动能变化WER=0-
1
2
?2m?
v
=-
1
2
mgL

答:(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能为
1
2
mgL

(2)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小FER=mg+
kL
4
-kd

(3)ER流体对滑块的阻力所做的功为-
1
2
mgL