题目内容
【题目】如图所示,水平面上OA部分粗糙,其他部分光滑。轻弹簧一端固定,另一端与质量为M的小滑块连接,开始时滑块静止在O点,弹簧处于原长。一质量为m的子弹以大小为v的速度水平向右射入滑块,并留在滑块中,子弹打击滑块的时间极短,可忽略不计。之后,滑块向右运动并通过A点,返回后恰好停在出发点O处。求:
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(1)子弹打击滑块结束后的瞬间,滑块和子弹的共同速度大小;
(2)滑块滑行过程中弹簧弹性势能的最大值。
【答案】(1)
(2)
【解析】试题分析:子弹击中滑块过程系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出共同速度;对系统应用能量守恒定律可以求出弹簧的最大弹性势能。
(1)子弹打击滑块,满足动量守恒定律,设子弹射入滑块后滑块的速度为v1,则
解得:
(2)滑块向右到达最右端时,弹簧的弹性势能最大。设在OA段克服摩擦力做的功为
Wf,与滑块的动摩擦因数为μ,弹性势能最大值为Ep,
根据能量守恒定律:
由于滑块恰能返回到O点,返回过程中,根据能量守恒定律: ![]()
联立以上解得: ![]()
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