问题 问答题

如图所示,质量为6kg的小球A与质量为3kg的小球B,用轻弹簧相连后在光滑的水平面上以速度v0向左匀速运动,在A球与左侧墙壁碰,撞后两球继续运动的过程中,弹簧的最大弹性势能为4J,若A球与左墙壁碰撞前后无机械能损失,试求v0的大小.

答案

由于A球与左墙壁前后无机械能损失,所以A球与左侧墙壁碰撞后的速度大小仍为v0,方向水平向右,如图甲所示.(1)

由题意分析可知,在A球与左侧墙壁后两球继续运动的过程中,当A、B小球的速度相等时(设大小为v,如图乙所示),弹簧的弹性势能最大.(2)

对于A、B小球和弹簧组成的系统,从甲图到乙图过程中,

由动量守恒定律得:mAv0-mBv0=(mA+mB)v(3)

由机械能守恒得:

1
2
(mA+mB)
v20
=
1
2
(mA+mB)v2+EP(4)

由(3)、(4)解得:v0=

(mA+mB)EP
2mAmB
=1m/s(5)

答:v0的大小为1m/s.

单项选择题
问答题