Question

如图1所示，物块A、B的质量分别是m1=4.0kg和m2=6.0kg，用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上，物块B左侧与竖直墙相接触．另有一个物块C从t=0时刻起以一定的速度向左运动，在t=0.5s时刻与物块A相碰，碰后立即与A粘在一起不再分开．物块C的v-t图象如图2所示．试求：
（1）物块C的质量m₃；
（2）在5.0s到15s的时间内物块A的动量变化的大小和方向．

Answer 1

【答案】分析：（1）由图乙所示图象求出物块C碰撞前后C的速度，以A与C组成的系统为研究对象，在A与C碰撞过程中动量守恒，由动量守恒定律可以求出物块C的质量．
（2）由图象求出第5.0s和第15s末物块A的速度，然后求出物块A动量的变化．
解答：解：（1）由图象可知，物体C与物体A相碰前的速度为v₁=6m/s，
相碰后的速度为：v₂=2m/s，
由动量守恒定律得：m₃v₁=（m₁+m₃）v₂，
解得：m₃=2.0 kg． 
（2）规定向左的方向为正方向，由图象可知，
在第5.0s和第15s末物块A的速度分别为：v₂=2m/s，v₃=-2m/s，
物块A的动量变化为：△p=m₁（v₃-v₂）=-16kg?m/s，
即在5.0s到15s的时间内物块A动量变化的大小为：
16 kg?m/s，方向向右．
答：（1）物块C的质量为2.0kg；
（2）物块A动量变化的大小为16kg?m/s，方向：方向向右．
点评：动量是矢量，在应用动量守恒定律、求动量的变化时要注意正方向的选择．