题目内容
已知A、B两物块的质量分别为m和3m,用一轻质弹簧连接,放在光滑水平面上,使B物块紧挨在墙壁上,现用力推物块A压缩弹簧(如图所示).这个过程中外力F做功为W,待系统静止后,突然撤去外力.在求弹簧第一次恢复原长时A、B的速度各为多大时,有同学求解如下:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241143569131129.gif)
解:设弹簧第一次恢复原长时A、B的速度大小分别为vA、vB
系统动量守恒:0=mvA+3mvB
系统机械能守恒:W=![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356928689.gif)
解得:
;![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/2014082411435696073.gif)
(“-”表示B的速度方向与A的速度方向相反)
(1)你认为该同学的求解是否正确.如果正确,请说明理由;如果不正确,也请说明理由并给出正确解答.
(2)当A、B间的距离最大时,系统的弹性势能EP=?
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241143569131129.gif)
解:设弹簧第一次恢复原长时A、B的速度大小分别为vA、vB
系统动量守恒:0=mvA+3mvB
系统机械能守恒:W=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356928689.gif)
解得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356944603.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/2014082411435696073.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356975579.gif)
(1)你认为该同学的求解是否正确.如果正确,请说明理由;如果不正确,也请说明理由并给出正确解答.
(2)当A、B间的距离最大时,系统的弹性势能EP=?
(1)不正确.
,vB=0;(2)![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357006387.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356991556.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357006387.gif)
(1)该同学的求解不正确.在弹簧恢复原长时,系统始终受到墙壁给它的外力作用,所以系统动量不守恒,且B物块始终不动,但由于该外力对系统不做功,所以机械能守恒,即在恢复原长的过程中,弹性势能全部转化为A物块的动能.
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357022545.gif)
解得
,vB=0
(2)在弹簧恢复原长后,B开始离开墙壁,A做减速运动,B做加速运动,当A、B速度相等时,A、B间的距离最大,设此时速度为v,在这个过程中,由动量守恒定律得
mvA=(m+3m)v
解得![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357038663.gif)
根据机械能守恒,有W=![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357053675.gif)
解得![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357084459.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357022545.gif)
解得
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356991556.gif)
(2)在弹簧恢复原长后,B开始离开墙壁,A做减速运动,B做加速运动,当A、B速度相等时,A、B间的距离最大,设此时速度为v,在这个过程中,由动量守恒定律得
mvA=(m+3m)v
解得
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357038663.gif)
根据机械能守恒,有W=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357053675.gif)
解得
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824114357084459.gif)
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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