题目内容

10.如图,地面光滑,质量为m1与m2的物块由轻质弹簧相连,共同以v0=5m/s的速度向右匀速运动,m2与原来静止的质量为m3的物块碰撞后立即黏在一起,已知m1=m2=1kg,m3=4kg,求:
(1)m2与m3碰撞后黏在一起后瞬间的速度;
(2)以后的运动过程中当m1的速率为1m/s时,弹簧内部的弹性势能.

分析 (1)m2与m3发生碰撞的过程,遵守动量守恒定律,由此列式,求得两者黏在一起后瞬间的速度.
(2)当m1的速率为1m/s时,根据动量守恒求出m2与m3的速度.由机械能守恒求解弹性势能.

解答 解:(1)m2与m3碰撞过程系统的动量守恒,以向右方向为正方向.由动量守恒定律得:
m2v0=(m2+m3)v
代入数据解得:v=1m/s,方向向右
(2)当m1的速率为1m/s时,以向右方向为正方向,由动量守恒定律可得:
(m1+m2)v0=m1v1+(m2+m3)v2 …①
若m1的速度向右,v1=1m/s,代入①解得:v2=1.8m/s
由能量守恒定律得:$\frac{1}{2}$m1v02+$\frac{1}{2}$(m2+m3)v2=$\frac{1}{2}$m1v12+$\frac{1}{2}$(m2+m3)v22+Ep…②
代入数据解得:EP=6.4J
若m1的速度向左,v1=-1m/s,代入①解得:v2=2.2m/s
代入②式解得:EP=2.4J
答:(1)m2与m3碰撞后黏在一起后瞬间的速度是1m/s,方向向右;
(2)以后的运动过程中当m1的速率为1m/s时,弹簧内部的弹性势能是6.4J或2.4J.

点评 本题是含有非弹性碰撞的过程,不能全过程列出机械能守恒方程,这是学生经常犯的错误.还要注意速度是矢量,只知道速率时要考虑速度的方向有两种,不能漏解.

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