在光滑的水平面上,有两个质量都是M的小车A和B,两车间用轻弹簧相连,它们以速度v0向右匀速运动,有一质量为m的铁钉从高处

在光滑的水平面上,有两个质量都是M的小车A和B,两车间用轻弹簧相连,它们以速度v0向右匀速运动,有一质量为m的铁钉从高处自由落下,正好嵌入A车,在两车继续向前运动的过程中,弹簧的弹性势能的最大值是多少?
千秋雪 1年前 已收到1个回答 举报

crenas 幼苗

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解题思路:质量为m的粘性物体落在A车上,竖直方向物体做减速运动,具有向上和加速度,产生超重现象,竖直方向上物体和车的合外力不为零.水平方向合外力为零,动量守恒,由水平动量守恒求出物体与车粘合在一起后车的速度,车速减小,弹簧被压缩,当B车与A车速度相等时,弹簧的弹性势能最大,根据动量守恒和机械能守恒求解弹簧获得的最大弹性势能EP

以向右为正,对于粘性物体与A车作用过程,根据水平方向动量守恒得:
Mv0=(M+m)v1
得:v1=
M
M+mv0
粘性物体落在A车上后,当A、B两车速度相等时,弹簧的弹性势能最大,根据动量守恒和机械能守恒得:
Mv0+(M+m)v1=(2M+m)v2

1
2Mv02+
1
2(M+m)v12=
1
2(2M+m)v22+EP
联立解得:EP=
1
2(M+m)(
Mv0
M+m)2+
1
2Mv02−
1
2(2M+m)(
2Mv0
2M+m)2
答:弹簧获得的最大弹性势能为
1
2(M+m)(
Mv0
M+m)2+
1
2Mv02−
1
2(2M+m)(
2Mv0
2M+m)2

点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.

考点点评: 粘性物体与A车粘合过程是非弹性碰撞,机械能有损失,不能全过程运用机械能守恒列方程,要分两过程研究.

1年前

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