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如图所示,两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上,质量均为m。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2m且可看作质点。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,碰撞后P1与P2粘连在一起,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:①P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2;

②此过程中弹簧的最大压缩量x。


【解析】(1)对P1、P2碰撞瞬间由动量守恒定律得mv0=2mv1         (2分)

对P、P1、P2碰撞全过程由动量守恒定律得3mv0=4mv2    (2分)

解得v1=,v2=v0      (1分)

(2)当P、P2速度相等时弹簧压缩最短,此时v=v2          (1分)

对P1、P2刚碰完到P停在A点,由能量守恒定律得

(2m)v12+(2m)v02-(4m)v2=2μmg·2(x+L)             (2分)

联立以上各式,解得x=-L,                     (1分)


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