一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg,mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长.现滑块A被水平飞来的质量为mC=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出
◎ 题目
一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg,mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长.现滑块A被水平飞来的质量为mC=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求: (1)子弹击中A的瞬间A和B的速度 (2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能 (3)B可获得的最大动能. |
◎ 答案
(1)子弹击中滑块A的过程,子弹与滑块A组成的系统动量守恒有: mCv0=(mC+mA)vA vA=
子弹与A作用过程时间极短,B没有参与,速度仍为零,故:vb=0. 故子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为:vA=4m/s,vb=0. (2)对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹性势能最大. 根据动量守恒定律和功能关系可得: mCv0=(mC+mA+mB)v 由此解得:v=
根据功能关系可得: EP=
故弹簧的最大弹性势能为6J. (3)设B动能最大时的速度为vB′,A的速度为vA′,则 (mC+mA)vA=(mC+mA)vA′+mBvB′ 当弹簧恢复原长时,B的动能最大,根据功能关系有:
解得:
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