如图所示,光滑的水平面上有一静止的质量为M的长木板A,木板的左端水平安装一处于自然状态的轻弹簧,右端放一质量为m的小木块

如图所示,光滑的水平面上有一静止的质量为M的长木板A,木板的左端水平安装一处于自然状态的轻弹簧,右端放一质量为m的小木块B.现将一质量也是m的子弹以水平向左的速度v0射入木块而未穿出,且子弹射入木块的时间极短.此后木块先向左运动并压缩弹簧,后又被弹簧弹开,木块最终恰好不滑离木板.设弹簧被压缩过程中未超过其弹性限度,求整个过程中弹簧弹性势能的最大值.
胡悠儿 1年前 已收到1个回答 举报

jerydon 幼苗

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解题思路:子弹和木块B相互作用,此过程动量守恒,可求出子弹和木块B作用后的共同速度v1,木块B和木板A相互作用的过程,分为两个,一个是从B在A的右端开始到弹簧压缩至最短,一个是从B在A的右端开始到B再次回到A的右端,分别利用动量守恒和能量守恒列式求解即可.

子弹射入木块B的过程动量守恒,设射入后子弹、木块的共同速度为v1,则有:mv0=2mv1…①
得:v1=
1
2v0
弹簧有最大压缩量时,具有最大弹性势能Ep,此时子弹、木板、木块具有共同速度v2,当木块又滑回木板的右端相对静止时,具有共同速度为v3,根据动量守恒定律有:
(M+2m)v2=mv0…②
(M+2m)v3=mv0…③
由②③式解得:v3=v2=
m
M+2mv0
设木块B从木板A最右端开始到把弹簧压缩到最短的过程中,系统产生的内能为Q,由能量守恒定律有:
[1/2•2m•
v21=
1
2(M+2m)
v22+EP+Q…④
整个过程由能量守恒定律有:

1
2•2m•
v21=
1
2(M+2m)
v23+2Q…⑤
由④⑤式并结合v3=v2得:
EP=
1
2[
1
2•2m•
v21−
1
2(M+2m)
v22]=
1
8•
Mm
M+2m•
v20]
答:整个过程中弹簧弹性势能的最大值为[1/8•
Mm
M+2m•
v20]

点评:
本题考点: 动量守恒定律;弹性势能.

考点点评: 解答该题的关键是木块B与木板A及弹簧的相互作用的过程的分析,注意此过程机械能是不守恒的,是有一部分机械能要转化为内能的.挖掘此隐含条件成了解决此题的关键.

1年前

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