
(21-22高一下·江苏南通·期中)如图所示,水平轨道左端固定的挡板上连接轻弹簧,虚线左侧的轨道光滑,右侧的轨道粗糙,虚线右侧空间存在着恒力作用区,对进入该区的物体始终施加一水平向左的恒力,一质量为
小物块从虚线右侧
处由静止释放,已知物块在虚线右侧运动时受到的滑动摩擦力大小恒为
。求物块:
(1)由静止释放至第1次到达虚线所用的时间;
(2)第1次将弹簧压缩至最短时,弹簧具有的弹性势能;(请用动能定理求解)
(3)在虚线右侧轨道上运动的总路程。
【答案】(1);(2)
;(3)
【知识点】应用动能定理解多段过程问题
【详解】(1)由静止释放至第1次到达虚线的过程,物块做初速度为零的匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得
得
根据运动学公式有
联立解得
(2)设物块第1次将弹簧压缩至最短的过程,弹力做功为,从释放点到弹簧第1次被压缩至最短的过程,由动能定理得
根据功能关系知
解得第1次将弹簧压缩至最短时,弹簧具有的弹性势能
(3)物块最终停在虚线处,对全过程,根据动能定理得
解得
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