问题
选择题
如图10所示,在光滑的水平面上,物体B静止,在物体B上固定一个轻弹簧.物体A以某一速度沿水平方向向右运动,通过弹簧与物体B发生作用.两物体的质量相等,作用过程中,弹簧获得的最大弹性势能为Ep.现将B的质量加倍,再使物体A通过弹簧与物体B发生作用(作用前物体B仍静止),作用过程中,弹簧获得的最大弹性势能仍为Ep.则在物体A开始接触弹簧到弹簧具有最大弹性势能的过程中,第一次和第二次相比( )
图10
A.物体A的初动能之比为2∶1
B.物体A的初动能之比为4∶3
C.物体A损失的动能之比为1∶1
D.物体A损失的动能之比为27∶32
答案
B
分析题意得,弹性势能的最大值出现在A和B两物体的速度相等时,设物体A的初速度为v0,相互作用后的共同速度为v,根据相互作用过程系统动量守恒得:mv0=2mv,解得v= v0,所以弹簧的最大弹性势能Ep=
mv02-
×2mv2=
mv02,且Ep=
EkA,A物体损失的动能为ΔEkA=
mv02-
m×(
v0)2=
EkA,如果将B的质量变为原来的2倍,则有mv0=3mv′,v′=
v0′
Ep′=mv0′2-
×3mv′2=
mv0′2=
EkA′,A物体损失的动能为ΔEkA′=
mv0′2-
m×(
v0′)2=
EkA′,所以要使Ep=Ep′,则物体A的初动能之比为4∶3,所以选项B正确,选项A错.且得到物体A损失的动能之比为2∶9,所以选项CD错.综上所述,本题的正确选项应该为B.