如图所示,两木块A、B由轻质弹簧连接,起初静止在光滑水平面上,某时刻一粒子弹以水平速度v0击中木块A并留在其中,子弹打入木块的过程持续时间极短,可不考虑此过程中木块A的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,两木块A、B由轻质弹簧连接,起初静止在光滑水平面上,某时刻一粒子弹以水平速度v0击中木块A并留在其中,子弹打入木块的过程持续时间极短,可不考虑此过程中木块A的移动.已知木块A的质量为(M-m),木块B的质量为M,子弹的质量为m,弹簧原长为l0,劲度系数为k,弹簧的弹性势能与形变量的对应关系式是Ep=
1
2
kx2
.如果此后过程中弹簧始终处于弹性限度内,且木块A、B不会发生直接碰撞.试求:
(1)当弹簧压缩到最短时,木块B的速度大小.
(2)运动中弹簧出现的最大长度.
魔方格

◎ 答案

(1)当弹簧压缩到最短时,A、B的速度相同,设为v,依动量守恒定律有:
  mv0=2Mv
解得:v=
mv0
2M

(2)子弹打入木块A的过程中,子弹和木块A系统动量守恒,设它们最后共同速度为v1
  mv0=Mv1
解得:v1=
mv0
M

当弹簧达到最大长度时,两木块A、B速度相同仍为:
  v=
mv0
2M

从子弹射入木块A后到两者具有共同速度弹簧最长过程中,由系统的机械能守恒得:
  
1
2
kx
 2m
=
1
2
M
v21
-
1
2
2Mv2

解得:xm=
mv0

2kM

弹簧出现的最大长度为:
  l=l0+xm=l0+
mv0

2kM

答:
(1)当弹簧压缩到最短时,木块B的速度大小为
mv0
2M

(2)运动中弹簧出现的最大长度为
mv0
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