如图所示,质量均为2.0kg的物块A、B用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,B与竖直墙接触,另一个质量为4.0kg的物块C以

如图所示,质量均为2.0kg的物块A、B用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,B与竖直墙接触,另一个质量为4.0kg的物块C以v=3.0m/s的速度向A运动,C与A碰撞后粘在一起不再分开,它们共同向右运动,并压缩弹簧,求:
(1)弹簧的最大弹性势能Ep能达到多少?
(2)以后的运动中,B将会离开竖直墙,那么B离开墙后弹簧的最大弹性势能
E
P
是多少?
孺子牛夫 1年前 已收到1个回答 举报

耘绮 幼苗

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解题思路:(1)先根据CA碰撞过程动量守恒,求出碰撞后共同速度.碰后当AC的速度减小至零,动能全部转化为弹簧的弹性势能,此时弹性势能最大,再根据能量守恒求解弹簧的最大弹性势能Ep
(2)在B离开墙壁时,弹簧处于原长,之后,A、B、C及弹簧组成的系统机械能守恒,动量守恒也守恒.当三个物块的速度相同时,弹簧的弹性势能最大,由两大守恒定律列式,即可求得弹簧的最大弹性势能.

(1)对于C、A碰撞过程,取向右为正方向,以C、A组成的系统为研究对象,根据动量守恒定律得:
mCv=(mA+mC)v1
则得碰后AC的共同速度为:v1=
mCv
mA+mC=[4/2+4×3m/s=2m/s
碰后当AC的速度减小至零,其动能全部转化为弹簧的弹性势能,弹性势能达到最大,根据机械能守恒得:
Ep=
1
2(mA+mC)
v21]=[1/2×(2+4)×22J=12J
(2)在B离开墙壁时,弹簧处于原长,A、C以速度v1=2.0m/s向右运动,当A、B、C获得相同速度时,弹簧的弹性势能最大,设三者共同速度为v2
取向左为正方向,以三个物体组成的系统为研究对象,由动量守恒得:
(mA+mC)v1=(mA+mB+mC)v2
解得:v′=
mA+mC
mA+mB+mCv1=
2+4
2+2+4×2=1.5m/s
由系统机械能守恒得:B离开墙后弹簧的最大弹性势能 EP′=Ep-
1
2](mA+mB+mC)v22=12J-[1/2×(2+2+4)×1.52J=3J
答:(1)弹簧的最大弹性势能Ep能达到12J.
(2)以后的运动中,B将会离开竖直墙,B离开墙后弹簧的最大弹性势能
E′P]是3J.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.

考点点评: 本题关键要分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键,应用动量守恒定律、机械能守恒定律即可正确解题.运用动量守恒定律,要注意选取正方向.

1年前

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