题目内容

如图所示,在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C,质量分别为mA=1kg,mB=1kg,mC=2kg,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,A的左边有一个弹性挡板(小木块和弹性挡板碰撞过程没有能量损失)。现在引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有E=9J转化为A和B沿轨道方向的动能,A和B分开后,A恰好在BC之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B,并且在碰撞后和B粘到一起。求:

(1)在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值;

(2)A与B相碰以后弹簧弹性势能的最大值。

 

【答案】

(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AB的速度大小分别为vA、vB,取向右为正方向

    由动量守恒:-mAvA+mBmB=0                              

    爆炸产生的热量由9J转化为AB的动能: 

   

发生碰撞瞬间达到共速vAB

    由动量守恒:mAvA+mBvB1=(mA+mB)vAB                           

    解得:vAB=1m/s                                        

    当ABC三者达到共同速度vABC时,弹簧的弹性势能最大为EP2

    由动量守恒:(mA+mB)v­AB+mCvC1=(mA+mB+mC)vABC           

    由能量守恒:

    带入数据得:EP2=0.5J                                  

【解析】略

 

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