题目内容

【题目】如图所示,平放在水平面上轻质弹簧的一端固定在竖直墙上,质量m1=1kg的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量m2=0.5kg的滑块A从槽上某一高度处由静止下滑,然后与静止在弹簧左端但不与弹簧相连的B滑块相碰并粘连一起向右压缩弹簧,已知滑块A开始下滑的位置与地面的距离h=0.8m,滑块B的质量与A的相等,A、B均可视为质点,重力加速度g=10m/s2 , 求:

(1)与滑块B碰前滑块A的速度大小;
(2)弹簧的最大弹性势能.

【答案】
(1)解:滑块A下滑过程,A与弧形槽组成的系统机械能守恒和水平方向动量守恒,取水平向右为正方向,则得:

m2gh= +

0=m1v1﹣m2v2

解得 v2= m/s

答:与滑块B碰前滑块A的速度大小是 m/s;


(2)解:A与B碰撞过程,取向右为正方向,由动量守恒定律得:

m2v2=2m2v3

解得 v3= m/s

A、B一起压缩弹簧过程中,A、B的动能转化为弹簧的弹性势能,所以弹簧的最大弹性势能 Epm= ×2m2v32

解得 Epm= J

答:弹簧的最大弹性势能是 J.


【解析】(1)滑块下滑过程中,整个系统机械能守恒,并且水平方向动量守恒,列方程求解即可。
(2)求弹簧最大弹性势能应根据能量守恒定律求解,先根据动量守恒求出速度,再利用能量守恒减少的动能全部转化为弹性势能。

【考点精析】通过灵活运用动量守恒定律和能量守恒定律,掌握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;能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变即可以解答此题.

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