题目内容

【题目】如图所示,一根被锁定的压缩轻弹簧下端固定在水平地面上,上端固定着一质量为m的薄木板A,弹簧的压缩量为h。图中P点距地面高度正好等于弹簧原长,在P点上方有一距它高度为2h、质量为2m的物块B。现解除弹簧的锁定,木板A上升到P点时恰好与自由下落的物块B发生正碰(碰撞时间极短),并一起无粘连地向下运动。BA第一次分开后能达到的最高位置在P点上方的处。已知重力加速度为g,整个过程中弹簧始终处于弹性限度内并保持竖直。求:

(1)A、B第一次分开瞬间B的速度大小

(2)A、B第一次碰撞后一起向下运动到A的初始位置时速度的大小。

【答案】(1) (2)

【解析】(1)BA刚要分离时,弹簧正好处于原长,设此时B的速度为vB,则由机械能守恒:

解得

(2)设AB刚好碰撞前B的速度大小为v,根据机械能守恒:

根据机械能守恒,AB碰撞后瞬间的速度大小vABAB刚好分开时速度大小相等,即:vAB=vBAB刚好碰撞前A的速度大小为vA,根据动量守恒:

2mv-mvA=3mvAB

解得

设弹簧锁定时的弹性势能为EP,从弹簧解除锁定到恢复到原长的过程,根据机械能守恒定律:

AB第一次碰撞后一起向下运动到A的初始位置时的速度大小为v′,在这过程中,根据机械能守恒:

以上各式解得:

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