(2014•重庆模拟)质量均为M的A、B两个物体由一劲度系数为k的轻弹簧相连,竖直静置于水平地面上,现有两种方案分别都可

(2014•重庆模拟)质量均为M的A、B两个物体由一劲度系数为k的轻弹簧相连,竖直静置于水平地面上,现有两种方案分别都可以使物体A在被碰撞后的运动过程中,物体B恰好能脱离水平地面,这两种方案中相同的是让一个物块从A正上方距A相同高度h处由静止开始自由下落,不同的是不同物块C、D与A发生碰撞种类不同.如图所示,方案一是:质量为m的物块C与A碰撞后粘合在一起;方案二是物体D与A发生弹性碰撞后迅速将D取走.已知量为M,m,k,重力加速度g.弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力.求:
(1)h大小;
(2)C、A系统因碰撞损失的机械能;
(3)物块D的质量mv大小.
ll风风1 1年前 已收到1个回答 举报

还能更坏吗 幼苗

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解题思路:(1)由平衡条件、动量守恒定律、机械能守恒定律可以求出h;
(2)由能量守恒定律可以求出损失的机械能;
(3)由平衡条件、动量守恒定律、机械能守恒定律可以求出D的质量.

(1)A静止时,设轻弹簧压缩x1
由平衡条件得:kx1=Mg,
设物体C自由落下h时速度为v,
由机械能守恒定律得:mgh=
1
2mv2,
解得:v=
2gh,
设物体C与A碰撞并粘合在一起竖直向下运动速度大小为v1
A、C碰撞过程动量守恒,以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv=(m+M)v1
解得:v1=
m
m+Mv,
B恰好能脱离水平面时,C、A向上运动速度为零,设轻弹簧伸长x2,由物体B平衡得:kx2=Mg,
解得:x2=x1=
Mg
k,
说明在物体C与A碰撞并粘合在一起运动至最高处过程中C、A、弹簧系统机械能守恒,且初、末弹性势能相同,由机械能守恒定律得:
(m+M)g(x1+x2)=
1
2(m+M)
v21,
解得:v1=2g

M
k,h=
2M(m+M)2g
km2;
(2)C、A系统因碰撞损失的机械能:
△E=
1
2mv2−
1
2(m+M)
v21△E=
2(m+M)M2g2
km;
(3)物体D自由落下h时速度为v,由机械能守恒定律得:mgh=
1
2mv2,
解得:v=
2gh,
设物体D与A发生弹性碰撞后速度分别为v2、v3,碰撞过程动量守恒,以D的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律的:mDv=mDv2+Mv

点评:
本题考点: 动量守恒定律;功能关系.

考点点评: 本题难度较大,过程比较复杂,分析清楚物体的运动过程、应用机械能守恒定律、平衡条件、动量守恒定律即可正确解题,分析清楚运动过程是正确解题的关键.

1年前

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