题目内容

如图所示,光滑水平面上放有ABC三个物块,其质量分别为mA=2kg,mBmC=1kg,用一轻弹簧连接AB两物块,现用力压缩弹簧使三物块靠近,此过程外力做功72J,然后释放,求:

(1)

释放后物块B对物块C一共做了多少功?

(2)

弹簧第二次被压缩时,弹簧具有的最大弹性势能为多大?

答案:
解析:

(1)

释放后,在弹簧恢复原长的过程中BC一起向左运动,当弹簧恢复原长后BC分离,所以此过程BC做功.选取ABC为一个系统,在弹簧恢复原长的过程中动量守恒(取向右为正向):

mAvA-(mBmC)vC=0    ①

系统能量守恒:mAvA2(mBmC)vC2W=72J    ②

所以BC做的功:W′=mCvC2    ③

联立①②③并代入数据得:W′=18J.……………………………………………(8分)

(2)

BC分离后,选取AB为一个系统,当弹簧被压缩至最短时,弹簧的弹性势能最大,此时AB具有共同速度v,取向右为正向

由动量守恒:mAvAmBvB=(mAmB)v(vBvC)    ④

弹簧的最大弹性势能:EpmAvA2mBvB2(mAmB)v2    ⑤

联立①②④⑤并代入数据得:Ep=48J.………………………………(8分)


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