如图所示,A、B两个矩形木块用轻弹簧相接静止在水平地面上,弹簧的劲度系数为k,木块A和木块B的质量均为m.(1)若用力将木块A缓慢地竖直向上提起,木块A向上提起多大高度时,木
◎ 题目
如图所示,A、B两个矩形木块用轻弹簧相接静止在水平地面上,弹簧的劲度系数为k,木块A和木块B的质量均为m. (1)若用力将木块A缓慢地竖直向上提起,木块A向上提起多大高度时,木块B将离开水平地面. (2)若弹簧的劲度系数k是未知的,将一物体C从A的正上方某位置处无初速释放,C与A相碰后立即粘在一起(不再分离)向下运动,它们到达最低点后又向上运动.已知C的质量为m时,把它从距A高为H处释放,则最终能使B刚好离开地面.若C的质量为
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◎ 答案
(1)开始时,木块A处于平衡,则kx1=mg(弹簧压缩) 木块B刚好离开地面时,有kx2=mg(弹簧伸长) 故木块A向上提起的高度为x1+x2=
(2)物块C的质量为m时,它自由下落H高度时的速度 v1=
设C与A碰撞后的共同速度为v2,根据动量守恒定律,有mv1=mv2, 则v2=
以后A、C继续压缩弹簧,后又向上弹起,最终能使木块B刚好离开地面. 此过程中,A、C上升的高度为x1+x2=
由于最初弹簧的压缩量x1与最后的伸长量x2相等,所以,弹簧势能相等,根据机械能守恒定律,有
物块C的质量为
则C下落h高度时的速度v1′=
设C与A碰撞后的共同速度为v2′. 则有
解得v2′=
A、C碰后上升高度(x1+x2)时,木块B刚好离开地面,此过程中,由机械能守恒定律有
由以上各式消去(x1+x2), 解得 h=
答:(1)若用力将木块A缓慢地竖直向上提起,木块A向上提起多大高度为 |