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。

(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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