如右圖所示,有一質量為10 kg之物體置於光滑斜面上,將其由靜止釋放沿著光滑斜面下滑S距離,接觸彈簧後無任何能量損失,彈簧最大變形量為10 cm,若彈力常數k = 2400 N/m,斜面角度為sin(θ)=3/4(或斜面比3/4),則S距離為何?(假設g = 10 m/s²)

A5 cm
B10 cm正確答案
C15 cm
D20 cm
答案與詳解

正確解:題目給定sinθ=3/4。能量守恆,物體總下滑距離(S+x)所降低的重力位能全部轉為彈性位能:mg·sinθ·(S+x)=½kx²。代入:10×10×(3/4)×(S+0.1)=½×2400×(0.1)²,即75×(S+0.1)=12,S+0.1=0.16,S=0.06m=6cm。
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