如图所示,水平弹簧一端固定,另一端系一质量为m 的小球,弹簧的劲度系数为k,小球 与水平面的摩擦系数为

如图所示,水平弹簧一端固定,另一端系一质量为m 的小球,弹簧的劲度系数为k,小球 与水平面的摩擦系数为μ,当弹簧为原长时小位于O点,开始时小球位于O 点右方的A点,O与A之间的距离为l0,从静止释放小球.(1)为使小球能通过O点,而且只能通过一次,试问μ值应在什么范围?(2)在上述条件下,小球在O点左方的停住点与O 点的最大距离是多少?(已知弹簧的弹性势能Ep=12kx2,k为弹簧的劲度系数,x为形变量)
2026年09月23日 18:02
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网友(1):

(1)本题要求小球停在O点或O点左方,必有:
μmgl0

1
2
kl02   即:μ≤
kl0
2mg
  此为μ的上限
设小球到达左方最远点距O点的距离为l1,因最后停止点不能越过O点,满足:
1
2
kl02≤μmg(l0+2l1)
…①
因B为最远点有:
μmg(l0+l1)=
1
2
k(l02?l12)
…②
得:l1=l0?
2μmg
k

代入①得:
4m2g2
k
μ
2
?3mgl0μ+
1
2
kl02<0

令:y=
4m2g2
k
μ
2
?3mgl0μ+
1
2
kl02

得:μ1
kl0
4mg
μ2
kl0
2mg

由此中知μ的取值范围为:
kl0
4mg
<μ<
kl0
2mg

(2)要让小球在左方最远点B处停处,则必有:
kl1≤μmg…③
由②③得l1
l0
3

答:(1)为使小球能通过O点,而且只能通过一次,μ值应在什么范围为
kl0
4mg
<μ<
kl0
2mg

(2)在上述条件下,小球在O点左方的停住点与O 点的最大距离是
l0
3