题目内容

12.如图所示,光滑水平面的右端竖直平面内固定一半径为R=1.25m 的光滑半圆槽.质量均为m=1kg的A、B两小球之间有一轻质弹簧,弹簧左端与A拴接但右端与B不拴接,开始弹簧处于压缩锁定状态.现给A、B一水平向右的初速度v0=2m/s,当B运动到圆弧最低点M时,弹簧锁定瞬间解除后,小球B恰好能运动到圆弧中点.( 取g=10m/s2)求:锁定时弹簧的弹性势能与以后弹簧所能获得的最大弹性势能之差.

分析 解锁后小球B恰好能运动到圆弧中点时速度为零,运用机械能守恒定律求解解锁后B球的速度;解锁过程,A、B两球组成的系统动量守恒和机械能守恒,根据两大守恒定律列式求出锁定时弹簧的弹性势能.以后小球B下滑追上弹簧并压缩弹簧,当两球速度相等时,弹簧的弹性势能最大,由动量守恒和机械能守恒求弹性势能最大值,再求锁定时弹簧的弹性势能与以后弹簧所能获得的最大弹性势能之差.

解答 解:设解锁后A球的速度为vA.B球的速度为vB.B从M到圆弧中点的过程,由机械能守恒定律得:
mgR=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$
代入数据得:vB=5m/s
解锁过程,取向右为正方向,由系统的动量守恒和机械能守恒得:
 2mv0=mvA+mvB
  Ep=$\frac{1}{2}$mvA2+$\frac{1}{2}$mvB2-$\frac{1}{2}•2m{v}_{0}^{2}$
联立并代入数据解得:vA=-1m/s,Ep=9J
以后弹簧所能获得的弹性势能最大时两球的速度相同,设为v.由系统的动量守恒和机械能守恒得:
mvA-mvB=2mv
Epm=$\frac{1}{2}$mvA2+$\frac{1}{2}$mvB2-$\frac{1}{2}•2m{v}^{2}$
解得最大弹性势能为:Epm=4J
所以最大弹性势能之差为:Ep-Epm=5J
答:锁定时弹簧的弹性势能与以后弹簧所能获得的最大弹性势能之差是5J.

点评 分析清楚B的运动过程,抓住弹簧释放过程和压缩弹簧的过程,系统的动量守恒和机械能守恒是关键.要注意选取正方向,用符号表示速度的方向.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网