题目内容

如图所示,水平面O点的右侧光滑,左侧粗糙.O点到右侧竖直墙壁的距离为L,一系统由可看作质点AB两木块和一短而硬(即劲度系数很大)的轻质弹簧构成.A、B两木块的质量均为m,弹簧夹在AB之间,与二者接触而不固连.让AB压紧弹簧,并将它们锁定,此时弹簧的弹性势能为E0。若通过遥控解除锁定时,弹簧可瞬时恢复原长. 该系统在O点从静止开始在水平恒力F作用下开始向右运动,当运动到离墙S=L/4时撤去恒力F,撞击墙壁后以原速率反弹,反弹后当木块A运动到O点前解除锁定.求

(1)解除锁定前瞬间,AB的速度多少?

(2)解除锁定后瞬间,AB的速度分别为多少?

(3)解除锁定后F、L、E0m、满足什么条件时,B具有的动能最小,这样A 能运动到距O点最远距离为多少?(A与粗糙水平面间的摩擦因数为μ

(1) A.B的速度大小相等    (2) A、B速度分别为

                                 

  (3) 


解析:

(1)、由于撞击墙壁后以原速率反弹,所以解除锁定前瞬间A.B的速度大小相等且等于撤去恒力F时的速度大小,根据动能定理有:

, ∴

(2)设解除锁定后,A、B速度分别为

由于弹开瞬时系统动量守恒:   

由于解除锁定过程中系统机械能守恒,则有:

              

由上面三式联立解得:

    

     

  

由于所以应该取:

               

                

(3)、若解除锁定后B物体的最小动能应为零 ,即全部的机械能全部转化给A, 即:

解得:                    

将上式代入v1可得最大值: 

所以A距O点的最远距离为:   

                       

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