题目内容

13.如图甲所示,物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧,整个系统静止放在光滑水平地面上,其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触,B物块质量为2kg.现解除对弹簧的锁定,在A离开挡板后,B物块的v-t图如图乙所示,则可知(  )
A.A的质量为4kg
B.运动过程中A的最大速度为vm=4m/s
C.在A离开挡板前,系统动量守恒、机械能守恒
D.在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3J

分析 在A离开挡板前,由于挡板对A有作用力,所以A、B系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,系统机械能守恒.A离开挡板后A、B的运动过程中,系统的合外力为零,系统的动量守恒,根据机械能守恒定律和动量守恒定律求解.

解答 解:A、弹簧伸长最长时弹力最大,B的加速度最大,此时AB共速,由图知,AB共同速度为 v共=2m/s,A刚墙时B的速度为 v0=3m/s.
在A离开挡板后,取向右为正方向,由动量守恒定律,有:mBv0=(mA+vB)v共
解得 mA=1kg,故A错误.
B、当弹簧第一次恢复原长时A的速度最大,由mBv0=mAvA+mBvB
  $\frac{1}{2}$mBv02=$\frac{1}{2}$mAvA2+$\frac{1}{2}$mBvB2.
解得:A的最大速度 vA=4m/s,故B正确.
C、在A离开挡板前,由于挡板对A有作用力,A、B系统所受合外力不为零,所以系统动量不守恒;故C错误.
D、分析A离开挡板后A、B的运动过程,并结合图象数据可知,弹簧伸长到最长时A、B的共同速度为v共=2m/s,
根据机械能守恒定律和动量守恒定律,有:mBv0=(mA+mB)v共
  Ep=$\frac{1}{2}$mBv02-$\frac{1}{2}$(mA+mB)v共2.
联立解得:弹簧的最大弹性势能 Ep=3J,故D正确.
故选:BD

点评 本题的关键是要掌握动量守恒和机械能守恒的条件,能够知道当弹簧伸到最长时,其弹性势能最大,运用动量守恒定律和机械能守恒定律结合研究这类问题.

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