如图(甲)所示,小物块m1与m2通过一轻弹簧相连,静止于固定的光滑水平长木板上,物块m1与固定在长木板上的竖直挡板接触.现将小物块m3正对物块m1与m2的方向以初速度v0运动,与

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(甲)所示,小物块m1与m2通过一轻弹簧相连,静止于固定的光滑水平长木板上,物块m1与固定在长木板上的竖直挡板接触.现将小物块m3正对物块m1与m2的方向以初速度v0运动,与物块m2发生无机械能损失的碰撞.已知物块m1与m2的质量均为m,物块m3的质量为m/3,弹簧的劲度系数为k,且下述过程中弹簧形变始终在弹性限度内.

魔方格

(1)试求在碰后过程中物块m3的速度和物块m1的最大速度;
(2)若只将长木板右端抬高,变成倾角为θ的固定斜面,如图(乙)所示,物块m1、m2处于静止状态,现让物块m3从长木板上的A点静止释放,与物块m2相碰后粘合在一起,为使物块m2、m3向上反弹到最大高度时,物块
m1对挡板的压力恰为零,则A点与碰撞前物块m2的距离为多大?整个运动过程中弹簧最多比原来增加多少弹性势能?

◎ 答案

(1)设碰撞后物块m3的速度为v1,m2的速度为v2
碰撞过程中动量守恒,m3v0=m3v1+m2v2
又发生无机械能损失的碰撞,
1
2
m
3
v
20
=
1
2
m
3
v
23
+
1
2
m
2
v
22

解得:v1=-
1
2
v0,v2=
1
2
v0
即物块m3的速度大小是
1
2
v0,方向水平向右.
物块m1离开挡板时,物块m2的速度大小是
1
2
v0,方向向右.
当物块m1的速度最大时,弹簧恢复原长,设物块m1的最大速度为vm,此时物块m2的速度为v3
根据m1、m2和弹簧系统动量守恒得
m2
v0
2
=m2v3+m1vm
1
2
m
2
(
v0
2
)
=
1
2
m
2
v
23
+
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