(15分)如图所示,在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C,质量分别为mA=1kg,mB=1kg,mC=2kg,其中B与C用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;A和B之
◎ 题目
(15分) 如图所示,在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C,质量分别为mA=1kg, mB=1kg,mC=2kg,其中B与C用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;A和B之间有少许塑胶炸药,A的左边有一个弹性挡板(小木块和弹性挡板碰撞过程没有能量损失).现在引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有E=9J转化为A和B沿轨道方向的动能,A和B分开后,A恰好在B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B,并且与B发生碰撞后粘在一起.求: (1)在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值; (2)A与B相碰以后弹簧弹性势能的最大值. |
◎ 答案
(1)EP1=3J(2)EP2 =0.5J |
◎ 解析
(1)塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象,假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为vA、vB,取向右为正方向 由动量守恒:-mAvA+mBvB=0 爆炸产生的热量由9J转化为A、B的动能 代入数据解得vA =vB =3m/s 由于A在炸药爆炸后再次追上B的时候弹簧恰好第一次恢复到原长,则在A追上B之前弹簧已经有一次被压缩到最短(即弹性势能最大),爆炸后取B、C和弹簧为研究系统,当弹簧第一次被压缩到最短时B、C达到共速vBC,此时弹簧的弹性势能最大,设为Ep1. 由动量守恒,得mBvB=(mB+mC)vBC 由机械能守恒,得 代入数据得EP1=3J (2)设B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度大小分别为vB1和vC1,则由动量守恒和能量守恒:mBvB=mBvB1+mCvC1 代入数据解得:vB1=-1m/s,vC1="2m/s " (vB1 =3m/s,vC1=0m/s不合题意,舍去.) A爆炸后先向左匀速运动,与弹性挡板碰撞以后速度大小不变,反向弹回.当A追上B,发生碰撞瞬间达到共速vAB 由动量守恒,得mAvA+mBvB1=(mA+mB)vAB 解得vAB =1m/s 当A、B、C三者达到共同速度vABC时,弹簧的弹性势能最大为EP2 由动量守恒,得(mA+mB)vAB+mCvC1=(mA+mB+mC)vABC 由能量守恒,得 代入数据得EP2 =0.5J |
◎ 知识点
专家分析,试题“(15分)如图所示,在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C,质量分别为mA=1kg,mB=1kg,mC=2kg,其中B与C用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;A和B之…”主要考查了你对 【动量】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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