题目内容

1.如图甲所示,在光滑水平面上,轻质弹簧一端固定,物体A以速度v0向右运动压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量为x,现让弹簧一端连接另一质量为m的物体B(如图乙所示),物体A以2v0的速度向右压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量仍为x,则(  )
A.A物体的质量为3m
B.A物体的质量为2m
C.弹簧压缩最大时的弹性势能为$\frac{3}{2}$mv02
D.弹簧压缩最大时的弹性势能为mv02

分析 水平面光滑,物块压缩弹簧时,物块的动能转化为弹簧的弹性势能,弹簧被压缩过程中最大的弹性势能等于物块的初动能.
A、B速度相等时,弹簧的弹性势能最大,由动量守恒定律与能量守恒定律可以求出最大弹性势能的表达式,然后求出A与B的质量之间的关系.

解答 解:当弹簧固定时,当弹簧压缩量最大时,弹性势能最大,A的动能转化为弹簧的弹性势能,根据系统的机械能守恒得:弹簧被压缩过程中最大的弹性势能等于A的初动能,设A的质量为mA,即有:
 Epm=$\frac{1}{2}{m}_{A}{v}_{0}^{2}$    ①
当弹簧一端连接另一质量为m的物体B时,A与弹簧相互作用的过程中B将向右运动,A、B速度相等时,弹簧的弹性势能最大,选取A的初速度的方向为正方向,
由动量守恒定律得:mA•2v0=(m+mA)v,②
由机械能守恒定律得:△${E}_{pm}=\frac{1}{2}{m}_{A}{{(2v}_{0}^{\;})}^{2}-\frac{1}{2}({m}_{A}+m){v}^{2}$,③
联立得:mA=3m  ④
联立①④得:Epm=1.5mv02
故AC正确,BD错误.
故选:AC

点评 本题考查了求弹簧的弹性势能、B的速度,分析清楚物体运动过程是正确解题的前提与关键,应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可正确解题.

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