题目内容

如图所示,光滑水平面上放有A、B、C三个物块,其质量分别为mA=2kg,mB=mC=1kg,用一轻弹簧连接A、B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B和C一起向左运动,当弹簧恢复原长后B和C分离,所以此过程B对C做功.选取A、B、C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-(mB+mC)vC=0    ①

系统能量守恒:mAvA2+(mB+mC)vC2=W=72J    ②

所以B对C做的功:W′=mCvC2    ③

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

(2)

B和C分离后,选取A、B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A、B具有共同速度v,取向右为正向

由动量守恒:mAvA-mBvB=(mA+mB)v(vB=vC)    ④

弹簧的最大弹性势能:Ep=mAvA2+mBvB2-(mA+mB)v2    ⑤

联立①②④⑤并代入数据得:Ep=48J.………………………………(8分)


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