题目内容
【题目】如图所示,三个小木块A、B、C静止在足够长的光滑水平轨道上,质量分别为mA=0.1 kg,mB=0.1 kg,mC=0.3 kg,其中B与C用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;A和B之间有少许塑胶炸药(质量不计),现引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有E=0.4 J转化为A和B沿轨道方向的动能。
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(1)求爆炸后瞬间A、B的速度大小;
(2)求弹簧弹性势能的最大值。
【答案】(1)大小均为2 m/s(2)0.15 J
【解析】
(1)塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象,假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为vA、vB,取向右为正方向,由动量守恒
-mAvA+mBvB=0
爆炸产生的能量有0.4 J转化为A、B的动能
E=
mAvA2+
mBvB2
解得
vA=vB=2 m/s
(2)取B、C和弹簧为研究系统,当弹簧第一次被压缩到最短时,B、C达到共同速度vBC,此时弹簧的弹性势能最大,设为Ep1
由动量守恒
mBvB=(mB+mC)vBC
由能量守恒定律
mBvB2=
(mB+mC)vBC2+Ep1
解得
Ep1=0.15 J
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