Question

（8分）如图所示，光滑水平面上有A、B、C三个物块，其质量分别为m_A= 2.0kg，m_B =" 1." 0kg，m_C = 1.0kg．现用一轻弹簧将A、B两物块连接，并用力缓慢压缩弹簧使A、B两物块靠近，此过程外力做108J（弹簧仍处于弹性限度内），然后同时释放A、B，弹簧开始逐渐变长，当弹簧刚好恢复原长时，C恰以4m/s的速度迎面与B发生碰撞并粘连在一起．求：

（1）弹簧刚好恢复原长时（B与C碰撞前）A和B物块速度的大小．
（2）当弹簧第二次被压缩时，弹簧具有的最大弹性势能．?

Answer 1

（1）υ_A=6m/s，υ_B=12m/s，A的速度向右，B的速度向左．（2）50J．

解析试题分析：（1）弹簧刚好恢复原长时，A和B物块速度的大小分别为υ_A、υ_B．
由动量守恒定律有：0=m_Aυ_A-m_Bυ_B
此过程机械能守恒有：E_p=m_Aυ_A²+m_Bυ_B²
代入E_p=108J，解得：υ_A=6m/s，υ_B=12m/s，A的速度向右，B的速度向左．
（2）C与B碰撞时，C、B组成的系统动量守恒，设碰后B、C粘连时速度为υ′，则有：
m_Bυ_B-m_Cυ_C=（m_B+m_C）υ′，代入数据得υ′=4m/s，υ′的方向向左．
此后A和B、C组成的系统动量守恒，机械能守恒，当弹簧第二次压缩最短时，弹簧具有的弹性势能最大，设为E_p′，且此时A与B、C三者有相同的速度，设为υ，则有：
动量守恒：m_Aυ_A-（m_B+m_C）υ′=（m_A+m_B+m_C）υ，
代入数据得υ=1m/s，υ的方向向右．?
机械能守恒：m_Aυ_A²+（m_B+m_C）υ^′2=E_p′+（m_A+m_B+m_C）υ²，
代入数据得E′_p=50J．
考点：机械能守恒及动量守恒定律的应用。