题目内容
(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度;
(2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能.
分析:(1)C球与B球粘连成D时由动量守恒定律列出等式,当弹簧压缩至最短时,D与A的速度相等由动量守恒定律解答
(2)弹簧长度被锁定后由能量守恒列出等式,解除锁定后,当弹簧刚恢复自然长度时,势能全部转变成D的动能由能量守恒和动量守恒定律列出等式求解
(2)弹簧长度被锁定后由能量守恒列出等式,解除锁定后,当弹簧刚恢复自然长度时,势能全部转变成D的动能由能量守恒和动量守恒定律列出等式求解
解答:解:(1)设C球与B球粘连成D时,D的速度为v1,由动量守恒定律得:mv0=(m+m)v1
v1=
v0
当弹簧压缩至最短时,D与A的速度相等,设此速度为v2,
由动量守恒定律得:2mv1=3mv2,
得A的速度v2=
v0
(2)设弹簧长度被锁定后,贮存在弹簧中的势能为Ep,
由能量守恒得:
?2m
=
?3m
+EP
撞击P后,A与D的动能都为零,
解除锁定后,当弹簧刚恢复自然长度时,势能全部转变成D的动能,
设D的速度为v3,则有:EP=
(2m)?
,v3=
v0
以后弹簧伸长,A球离开档板P,并获得速度,当A、D的速度相等时,弹簧伸至最长.
设此时的速度为v4,由动量守恒定律得:2mv3=3mv4,v4=
v0
当弹簧伸到最长时,其势能最大,设此势能为
,
由能量守恒定律得:
?2m
=
?3m
+
由以上各式解得:
=
m
答:(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度是
v0;
(2)当弹簧伸到最长时,其势能最大,弹簧的最大弹性势能是
=
m
v1=
| 1 |
| 2 |
当弹簧压缩至最短时,D与A的速度相等,设此速度为v2,
由动量守恒定律得:2mv1=3mv2,
得A的速度v2=
| 1 |
| 3 |
(2)设弹簧长度被锁定后,贮存在弹簧中的势能为Ep,
由能量守恒得:
| 1 |
| 2 |
| v | 2 1 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 2 |
撞击P后,A与D的动能都为零,
解除锁定后,当弹簧刚恢复自然长度时,势能全部转变成D的动能,
设D的速度为v3,则有:EP=
| 1 |
| 2 |
| v | 2 3 |
| ||
| 6 |
以后弹簧伸长,A球离开档板P,并获得速度,当A、D的速度相等时,弹簧伸至最长.
设此时的速度为v4,由动量守恒定律得:2mv3=3mv4,v4=
| ||
| 9 |
当弹簧伸到最长时,其势能最大,设此势能为
| E | / P |
由能量守恒定律得:
| 1 |
| 2 |
| v | 2 3 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 4 |
| E | / P |
由以上各式解得:
| E | / P |
| 1 |
| 36 |
| v | 2 0 |
答:(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度是
| 1 |
| 3 |
(2)当弹簧伸到最长时,其势能最大,弹簧的最大弹性势能是
| E | / P |
| 1 |
| 36 |
| v | 2 0 |
点评:本题主要考查了动量守恒定律及能量守恒定律的应用,能够知道当弹簧伸到最长时,其势能最大.
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