题目内容
【题目】如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=5m的光滑水平桌面上.现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h=1.8m高处由静止开始滑下,与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出.已知mA=1kg,mB=2kg,mC=3kg,g=10m/s2 , 求:
(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能;
(3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离.
【答案】
(1)解:滑块A从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底面的速度为v1,
由机械能守恒定律有:
解得:v1=6m/s
滑块A与B碰撞的过程,A、B系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为v2,
由动量守恒定律有:mAv1=(mA+mB)v2
解得:
(2)解:滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块A、B、C速度相等,设为速度v3,
由动量守恒定律有:mAv1=(mA+mB+mC)v3
由机械能守恒定律有:Ep= (mA+mB)v22﹣
(mA+mB+mC)v32
Ep=3J
(3)解:被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C脱离弹簧,设滑块A、B的速度为v4,滑块C的速度为v5,
分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有:
(mA+mB)v2=(mA+mB)v4+mCv5
解得:v4=0,
V5=2m/s
滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动:
S=v5t
H=
解得:S=2m
【解析】由机械能守恒定律求出滑到底面的速度.
运用动量守恒定律研究A、B系统,求出具有共同速度.
当滑块A、B、C速度相等时,被压缩弹簧的弹性势能最大.
把动量守恒和机械能守恒结合解决问题.
【考点精析】认真审题,首先需要了解动量守恒定律(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),还要掌握能量守恒定律(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)的相关知识才是答题的关键.
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