问题 问答题

如图,质量为M的长木板静止在光滑水平地面上,在木板右端有质量为m的小物块,现给物块一个水平向左的初速度v0,物块向左滑行并与固定在木板左端的轻弹簧相碰,碰后返回并恰好停在长木板右端,求:

(1)弹簧弹性势能的最大值

(2)物块在木板上滑行过程中摩擦力做的总功.

答案

(1)设物块运动方向为正方向,弹簧压缩最大时,两者最终共同速度为v由动量守恒定律得:

(M+m)v=mvo

v=

m
M+m
vo

由于物块最终停在木板最右端,故最终两者共同速度为v,由能量守恒得,整个过程放出的总热:

Q=

1
2
mvo2-
1
2
(m+M)v2=
mM
2(m+M)
vo2

所以,弹簧压缩到最大时具有的弹性势能:

Ep=

Q
2
=
mM
4(m+M)

(2)物块在木板上滑行过程中摩擦力做的总功数值上等于放出的热量,故:

Wf=Q=

M
mv20
2(m+M)

答:(1)弹簧弹性势能的最大值为

mM
4(m+M)

(2)摩擦力做的总功为

M
mv20
2(m+M)

单项选择题
单项选择题