题目内容

【题目】如图所示,两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上,质量分别为m、3m。P2的右端固定一轻质弹簧,左端A与弹簧的自由端B相距L。物体P置于P1的最右端,质量为m且可看做质点。P1与P以共同速度v0向右运动,与静止的P2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞过程无机械能损失。P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)。P与P2之间的动摩擦因数为μ。求:

(1)P1、P2刚碰完时,P1和P2的速度分别是多大?

(2)此过程中弹簧的最大弹性势能Ep和弹簧的最大压缩量x。

【答案】(1), ;(2),

【解析】

(1)设P1、P2刚碰完时,P1和P2的速度分别v1和v2,由动量守恒和机械能守恒得

解得

,

故P1、P2刚碰完时,P1和P2的速度大小分别和,速度方向相反。

(2)当弹簧压缩最大时,P、P2两者具有共同速度v3,而当P压缩弹簧后被弹回并停在A点时,P、P2两者也具有共同速度v3,由动量守恒定律得

当弹簧压缩最大时,由能量守恒定律得

当P压缩弹簧后被弹回并停在A点时,由能量守恒定律得

解得

,

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