题目内容
如图所示,滑块A、B的质量分别为m与M,且m<M,由轻质弹簧相连接,置于光滑的水平面上.用一根轻绳把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后绑紧,两滑块一起以恒定的速度v0向右滑动,突然,轻绳断开,当弹簧恢复至自然长度时,滑块A的速度正好为零,问在以后的运动过程中,滑块B是否会有速度为零的时刻?试通过定量分析,证明你的结论.
不可能出现滑块B的速度为零的情况
解析:
当滑块A的速度为零时,系统的机械能等于滑块B的动能,设此时滑块B的速度为v,则
①
由动量守恒定律,得
②
由①②解得
③
设以后的运动中,滑块B可以出现速度为零的时刻,并设此时A的速度为v1,这时不论弹簧处于伸长或压缩状态,都具有弹性势能,设为Ep.由机械能守恒定律,得
④
根据动量守恒:
⑤
求得v1代入④式得:
⑥
因为Ep≥0,所以,
⑦
则m≥M,这与已知条件m<M不符,可见滑块B的速度不能为零,即在以后的运动中,不可能出现滑块B的速度为零的情况.
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