
如图甲所示,一游戏转置由左端带有弹簧振子的光滑水平轨道、水平传送带以及足够长的光滑斜面三部分组成。弹簧振子由轻弹簧和质量的振子A组成。弹簧振子的平衡位置O到传送带的左端P的距离
,传送带长
,且沿逆时针方向以速率
匀速转动。
的大小可调,右端通过可以忽略不计的光滑圆弧与斜面相连、斜面与水平面的所成的夹角
。现将质量
的滑块B静置于O点,振子A压缩弹簧后,在
时刻由静止开始释放,运动到O点与滑块B发生正碰,碰撞时间极短,碰后滑块B向右滑动,穿过传送带并滑上斜面,速度减为零后沿原路返回到O点。已知振子A开始运动一段时间的
图像如图乙所示,滑块B与传送带之间的动摩擦因数
,振子A和滑块B均可视为质点,重力加速度g取
,
。
(1)求碰撞后瞬间滑块B的速度大小以及弹簧振子的周期
;
(2)若,求滑块B向右穿过传送带的过程中产生的热量Q;
(3)调节传送带的速度,发现滑块B回到O位置时,恰好与振子A迎面正碰,求整个过程中,振子A做了几次全振动。
【答案】(1)10m/s,0.4s
(2)3.4J
(3)12次或13次
【知识点】滑块弹簧模型
该题有详细解析可以查阅
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