题目内容

(9分) 如图所示,在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C,质量分别为mA=1kg,mB=1kg,mC=2kg,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,A的左边有一个弹性挡板(小木块和弹性挡板碰撞过程没有能量损失)。现在引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有E=9J转化为A和B沿轨道方向的动能,A和B分开后,A恰好在BC之间的弹簧第一次压缩到最短时追上B,并且在碰撞后和B粘到一起。求:弹簧弹性势能的最大值。

3.5J

解析试题分析: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         
爆炸产生的热量由9J转化为AB的动能: 
带入数据解得:vA = vB = 3m/s
设B、C第一次速度相等时的速度为v1,根据动量守恒有:mBvB=(mB+mC)v1
解得:v1= 1m/s
A、B碰撞完成瞬间的共同速度为v2,根据动量守恒有:mAvA+mBv1=(mA+mB)v2[来源:学科网]
解得:v2= 2m/s
A、B碰撞过程中损失的能量为:
当A、B、C速度相等时设为v3,弹簧的弹性势能最大,
根据动量守恒有:mAvA+mBvB=(mA+mB+ mC)v3 解得:v3= 1.5m/s
根据能量守恒定律有,弹簧的最大弹性势能

考点:动量守恒定律及能量守恒定律。

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