如图所示,轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内。小物块位于框架中心位置时弹簧处于自由长度.现设框架与小物块以共同速度V0沿光滑水平面向左匀速滑动

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 能量守恒的探究/2022-11-11 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内。小物块位于框架中心位置时弹簧处于自由长度.现设框架与小物块以共同速度V0沿光滑水平面向左匀速滑动。

(1)若框架与墙壁发生瞬间碰撞后速度为零,但与墙壁间不粘连,求框架脱离墙壁后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值。
(2)若框架与墙壁发生瞬间碰撞,立即反弹,在以后过程中弹簧的最大弹性势能为,求框架与墙壁碰撞时损失的机械能ΔE1
(3)在(2)情形下试判定框架与墙壁能否发生第二次碰撞?若不能,说明理由.若能,试求出第二次碰撞时损失的机械能ΔE2。(设框架与墙壁每次碰撞前后速度大小之比不变)

◎ 答案

(1)EP=         (2)△E1==
(3)△E2=

◎ 解析

(1)框架与墙壁碰撞后,物块以V0压缩弹簧,后又返回,当返回原位时框架开始离开,由机械能守恒知,此时物块速度是V0方向向右。设弹簧有最大势能时共同速度为V
由动量守恒定律知   m V0=4mV
由能量守恒定律   =+ EP×
EP=                                                 
(2)设框架反弹速度为V1、最大势能时共同速度为V。则
由动量、能量守恒定律得
3m V1—m V0=4mV
             
解得:9+18 V1 V0—7="0          " V1=    (舍去)
带入得:V="0                         "
△E1==             
(3)由(2)知第一次碰后反弹后,二者总动量为零,故当弹簧再次伸展后仍可继续与墙壁相撞,并以V1=的速度与墙壁相撞,由题意知,  所以 
故△E2=

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内。小物块位于框架中心位置时弹簧处于自由长度.现设框架与小物块以共同速度V0沿光滑水平面向左匀速滑动…”主要考查了你对  【能量守恒的探究】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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