直立轻弹簧的下端与水平地面上质量为M=0,20kg的甲木块连接,轻弹簧上端静止于A点(如图1),再将质量也为M=0.20kg乙木块与弹簧的上端连接,当甲、乙及弹簧均处于静止状态时,
◎ 题目
直立轻弹簧的下端与水平地面上质量为M=0,20kg的甲木块连接,轻弹簧上端静止于A点(如图1),再将质量也为M=0.20kg乙木块与弹簧的上端连接,当甲、乙及弹簧均处于静止状态时,弹簧上端位于B点(如图2)。现向下用力压乙,当弹簧上端下降到C点时将弹簧锁定,C、A两点间的距离为△l=6.0cm。一个质量为m=0.10kg的小球丙从距离乙正上方h=0.45m处自由落下(如图3),当丙与乙刚接触时,弹簧立即被解除锁定,之后,丙与乙发生弹性碰撞(碰撞时间极短),碰撞后取走小球丙,当甲第一次刚离开地面时乙的速度为v=2.0m/s。求从弹簧被解除锁定至甲第一次刚离开地面时,弹簧弹性势能的改变量。(g=10m/s2) |
◎ 答案
减少0.16J |
◎ 解析
设丙自由下落h时速度为,根据自由落体运动规律 m/s ① 1分 解除锁定后,乙与丙发生弹性碰撞,设碰后乙、丙的速度分别为,根据动量守恒定律 ② 1分 且满足 ③ 1分 联立①②③解得 (舍去) ④ 4分 碰后,乙立即以m/s的速度从C点向下运动,从此时起直到甲第一次刚离开地面的时间内,乙在自身重力和弹簧弹力的共同作用下以B点为平衡位置做简谐运动(如图)。 当乙第一次回到平衡位置B时,弹簧相对原长的压缩量(图2) ⑤ 1分 当甲第一次刚离开地面时,弹簧相对原长的伸长量(图4) ⑥ 1分 由于甲第一次刚离开地面时乙的速度为v=2.0m/s,v和等大反向,所以根据简谐振动的对称性可知 ⑦ 3分 故 cm ⑧1分 从碰撞结束至甲第一次刚离开地面时,对于乙和弹簧组成的系统,动能变化量为 (2分) 根据功能关系,系统重力势能的增加量等于弹性势能的减少量 ⑨ 2分 重力势能的增加量 ⑩ 1分 所以弹簧弹性势能的减少量为 J 2分 |
◎ 知识点
专家分析,试题“直立轻弹簧的下端与水平地面上质量为M=0,20kg的甲木块连接,轻弹簧上端静止于A点(如图1),再将质量也为M=0.20kg乙木块与弹簧的上端连接,当甲、乙及弹簧均处于静止状态时,…”主要考查了你对 【碰撞】 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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