题目内容
【题目】一物理兴趣小组为了研究碰撞过程的不变量，在水平气垫导轨上设计如图实验，为了分析问题方便，可以把水平气垫导轨设想为水平光滑地面，从而不计滑块与导轨间的摩擦，滑块的速度可以利用光电门测定，图上未画。导轨上质量均为
的滑块
和
通过一根轻弹簧连接，且弹簧处于原长，左侧紧挨着竖直挡板且不粘连。一质量为
的滑块
以速度
水平向左运动，与滑块碰后粘连在一起。试求：
(1)弹簧所具有的最大弹性势能；
(2)整个过程竖直挡板对滑块的冲量；
(3)整个过程滑块的最大速度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
(1)滑块
和
做完全非弹性碰撞，由动量守恒可知
解得
当和向左的速度减为零时，弹簧的弹性势能达到最大，由机械能守恒知
解得
(2)当弹簧第一次恢复原长时，滑块
刚好离开挡板，此时和向右的速度大小也为
，由动量定理知挡板对滑块的冲量
方向水平向右
(3)滑块离开挡板后，当弹簧再次恢复原长时滑块的速度最大，设为
，由动量守恒知
由机械能守恒知
联立以上各式解得
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