题目内容

【题目】如图所示,质量为2m的木板,静止在光滑水平面上,木板左端固定着一根轻质弹簧,一质量m=1kg,大小不计的木块,从木板右端以未知初速度开始沿木板向左滑行,最终回到了木板右端刚好与未从木板滑出。若在木块压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能可达到的最大值为6J,木块与木板间滑动摩擦力大小保持不变,求:

1)当弹簧弹性势能最大时,木块的速度与初速度的大小之比;

2)未知初速度的大小及木块在木板上滑动的过程中系统损失的机械能。

【答案】12

【解析】

1)弹簧的弹性势能最大,设此时的速度为,系统的动量守恒,由动量守恒定律可得:

解得:

2)当木块向左运动到和木板的速度相等时,由能量的转化与守恒:

从初状态到木块又滑到木板右端,两者相对静止,共同的速度仍为,由能量的转化与守恒:

以上方程解得:

这个过程中,木块的初速度为,两者的共同速度为

所以系统损失的机械能为:

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