题目内容

17.如图所示,水平放置一足够长的轻弹簧,一端固定于墙壁,另一端与质量为3kg的物体A固定在一起,另一质量为1kg的物体B向左运动,与A发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后粘在一起(始终不分离),已知B与A碰前的速度v0=4m/s,碰后经t=0.2s向左运动了s=0.05m 至最左端,A、B两物体与地面的动摩擦因数μ=0.2,弹簧始终处于弹性限度内(g取10m/s2)求:

①从碰后到最左端的过程中弹性势能的增加量△EP;
②从碰后到最左端的过程中弹簧对物体A冲量的大小及方向.

分析 ①A与B碰撞过程,碰撞时间极短,遵守动量守恒,由动量守恒定律求出从碰后AB的共同速度.之后,AB向左运动,从碰后到最左端的过程中,由能量守恒定律求弹性势能的增加量△EP;
②从碰后至最左端的过程中,对AB整体,运用动量定理求从碰后到最左端的过程中弹簧对物体A冲量的大小及方向.

解答 解:①在AB碰撞过程中,取向右为正方向,由动量守恒定律得:
  mAv0=(mA+mB)v          
解得:v=1 m/s                            
从碰后到最左端,由系统能量守恒定律得:
△Ep=$\frac{1}{2}$(mA+mB)v2-μ(mA+mB)gs=1.6J
②从碰后至最左端的过程中,设向左为正方向,以AB整体为研究对象,由动量定理得:
  I-μ(mA+mB)gt=0-(mA+mB)v
得:I=-2.4N•s,方向水平向右        
答:
①从碰后到最左端的过程中弹性势能的增加量△EP是1.6J
②从碰后到最左端的过程中弹簧对物体A冲量的大小为2.4N•s,方向水平向右.

点评 本题结合弹簧问题考查了动量守恒和功能关系的应用,能根据动量守恒条件判断系统动量守恒并能列式求解,知道动量定理是求冲量常用的方法.

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