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manfen5.com 满分网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,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料--ER流体,它对滑块的阻力可调.起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L,现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动.为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为manfen5.com 满分网时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变.试求(忽略空气阻力):
(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能;
(2)滑块向下运动过程中加速度的大小;
(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小.
(1)根据机械能守恒可以求得碰撞前物体的速度大小,在根据动量守恒可以求得碰撞后物体的速度大小,从而可以求得碰撞中能量的损失; (2)由物体的运动过程可以求得物体的加速度的大小; (3)对物体受力分析,由牛顿第二定律可以求得滑块受到的阻力的大小. 【解析】 (1)设物体下落末速度为v,由机械能守恒定律 得 设碰后共同速度为v1,由动量守恒定律 2mv1=mv 得. 碰撞过程中系统损失的机械能力. (2)设加速度大小为a,有2as=v12 得 . (3)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 FS+FER-2mg=2ma FS=kx x=d+ . 答:(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能为mgL; (2)滑块向下运动过程中加速度的大小为; (3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小为mg+-Kd.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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