题目内容
【题目】如图所示,三个小木块A、B、C静止在足够长的光滑水平轨道上,质量分别为, , ,其中B与C用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;A和B之间有少许塑胶炸药(质量不计),现引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有转化为A和B沿轨道方向的动能。
(1)分别求爆炸后瞬间A、B的速度大小;
(2)求弹簧弹性势能的最大值;
(3)分别求弹簧恢复到原长时B、C的速度大小。
【答案】(1)2m/s(2)0.15J(3)-1m/s;1m/s
【解析】(1)塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象,假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为、,
取向右为正方向,
由动量守恒:
爆炸产生的热量有转化为A、B的动能:
解得: 。
(2)取BC 和弹簧为研究系统,当弹簧第一次被压缩到最短时B、C达到共同速度,此时弹簧的弹性势能最大,设为
由动量守恒:
由能量守恒定律:
解得: 。
(3)设B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度分别为和,则由动量守恒和能量守恒,有:
解得: (负号表示方向向左,即B的速度大小为),
。
其中(, 不符合题意,舍去)
点睛:本题考查了与弹簧有关的动量、能量问题,有一定综合性,易错点在于A反弹后与B碰撞过程中有能量损失,很多学生容易忽略这点,导致错误。
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