如图所示,质量均为m的两物体A、B分别与轻质弹簧的两端相连接,将它们静止放在地面上。一质量也为m的小物体C从距A物体h高处由静止开始下落。C与A相碰后立即粘在一起向下运动

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,质量均为m的两物体A、B分别与轻质弹簧的两端相连接,将它们静止放在地面上。一质量也为m的小物体C从距A物体h高处由静止开始下落。C与A相碰后立即粘在一起向下运动,以后不再分开。当A与C运动到最高点时,物体B对地面刚好无压力。不计空气阻力。弹簧始终处于弹性限度内。已知重力加速度为g。求

(1)A与C一起开始向下运动时的速度大小;
(2)A与C一起运动的最大加速度大小。(提示:当A与C一起做简谐运动到最大位移即A与C运动到最高点时时,加速度最大。分析B此时得受力情况可求出弹簧的弹力,在分析A、C整体得受力即可由牛顿第二定律求得)
(3)弹簧的劲度系数。(提示:弹簧的弹性势能只由弹簧劲度系数和形变量大小决定。)

◎ 答案

(1)        (2)1.5g                (3)

◎ 解析

(1)设小物体C静止开始运动到A点时速度为v,由机械能守恒定律 mgh=

设C与A碰撞粘在一起时速度为v,由动量守恒定律    求出    
(2)A与C一起将在竖直方向作简谐运动。当A与C运动到最高点时,回复力最大,加速度最大。A、C受力图,B受力图如图,B受力平衡有 F=mg
对A、C应用牛顿第二定律   F+2mg="2ma  " 求出a=1.5g

(3)设弹簧的劲度系数为k
开始时A处于平衡状态,设弹簧的压缩形变量为△x
以A有  k△x=mg
当A与C运动到最高时,设弹簧的拉伸形变量为△x′
对B有   k△x′=mg
由以上两式得 △x=△x′
因此,在这两个位置时弹簧的性势能相等:E=E
对A、C,从原平衡位置到最高点,根据机械能守恒定律
 解得

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量均为m的两物体A、B分别与轻质弹簧的两端相连接,将它们静止放在地面上。一质量也为m的小物体C从距A物体h高处由静止开始下落。C与A相碰后立即粘在一起向下运动…”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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