题目内容

10.如图所示,光滑固定斜面倾角θ=30°,一轻质弹簧底端固定,上端与M=3kg的物体B相连,初始时B静止,A物体质量m=1kg,在斜面上距B物体S1=10cm处由静止释放,A物体下滑过程中与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后粘在一起,已知碰后AB经t=0.2s下滑S2=5cm至最低点,弹簧始终处于弹性限度内,A、B可视为质点,g取10m/s2,求:
(1)从碰后到最低点的过程中弹性势能的增加量
(2)从碰后至返回到碰撞点的过程中,弹簧对物体B冲量的大小.

分析 (1)由动能定理可求得M的速度,再由动量守恒定律可求得碰后的速度,再由能量关系可求得弹性势能增加量;
(2)对全过程由动量定理可求得动量的增加量.

解答 解:(1)A下滑S1时的速度由动能定理:
mgs1sinθ=$\frac{1}{2}$mv02
v0=$\sqrt{2g{s}_{1}sinθ}$=$\sqrt{2×10×0.1×0.5}$=1m/s;
设初速度方向为正方向;AB相碰时由动量守恒定律:mv0=(m+M)v1
解得:v=0.25m/s; 
从碰后到最低点,由系统机械能守恒定律:
△EP=$\frac{1}{2}$(m+M)v12+(m+M)gs2sinθ
解得:△EP=1.125J;
(2)从碰后至返回到碰撞点的过程中,由动量定理得:
I-(m+M)gsinθ×2t=(m+M)v1-[-(M+m)v1)]
解得:I=10Ns 
答:(1)从碰后到最低点的过程中弹性势能的增加量为1.125J;
(2)从碰后至返回到碰撞点的过程中,弹簧对物体B冲量的大小为10NS.

点评 本题考查动量守恒定律及功能关系和动量定理,在求解时要注意正确分析物理过程,确定物理规律再进行求解.

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