题目内容

【题目】如图所示,质量为m2的物体2静止在光滑水平面上,它的左侧与一水平轻弹簧相连,质量为m1的物体1,以水平速度v0从左向右正对弹簧运动,通过弹簧与物体2正碰.求:

(1)弹簧获得最大弹性势能时m1的速度
(2)弹簧可获得的最大弹性势能是多少.

【答案】
(1)解:当物体1与2速度相同时,弹簧的弹性势能最大.设它们的共同速度为v,弹簧的最大势能为Ep.以向右为正方向,由动量守恒定律得:

m1v0=(m1+m2)v,

得:v=


(2)解:由机械能守恒定律得: m1v02= (m1+m2)v2+Ep

联立两式解得:Ep=


【解析】(1)当物体1与弹簧接触以后,在弹力作用下减速运动,而物体2在弹力作用下加速运动,弹簧的弹性势能增加,当两物体的速度相同时,弹簧的势能最大,由动量守恒定律求m1的速度.(2)由机械能守恒定律可以求出最大弹性势能.
【考点精析】根据题目的已知条件,利用功能关系和动量守恒定律的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握当只有重力(或弹簧弹力)做功时,物体的机械能守恒;重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:W G =E p1 -E p2;合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W =E k2 -E k1 (动能定理);除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:W F =E 2 -E 1;动量守恒定律成立的条件:系统不受外力或系统所受外力的合力为零;系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多;系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变.

练习册系列答案
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【题目】某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验,他的操作步骤:
①按图1摆好实验装置,其中小车质量M=0.20kg,钩码总质量m=0.05kg.

②释放小车,然后接通打点计时器的电源(电源频率为f=50Hz),打出一条纸带.
③他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如图2所示.

把打下的第一点记作0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点间还有4个点未画出,用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.41m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m,d6=0.480m…,他把钩码重力(当地重力加速度g=10m/s2)作为小车所受合力,算出打下0点到打下第5点合力做功W=
J(结果保留三位有效数字),用正确的公式Ek=(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量,算得Ek=0.125J.
④此次实验探究的结果,他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”,且误差很大.通过反思,他认为产生误差的原因如下,其中正确的是 . (双项选择题)
A.钩码质量太大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
B.没有平衡摩擦力,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
C.释放小车和接通电源的次序有误,使得动能增量的测量值比真实值偏小
D.没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因.

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