问题 计算题

(12分)两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v0/2向左匀速运动,中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着,如图所示。现从水平方向迎面射来一颗子弹,质量为m/4,速度为v0,子弹射入木块A并留在其中。求:

(1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小。

(2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能。         

答案

vB=v0/2  vA=v0/5  mv02

题目分析:(1)在子弹打入木块A的瞬间,由于相互作用时间极短,弹簧来不及发生形变,A、B都不受弹力的作用,故vB=v0/2 ;                  (2分)

由于此时A不受弹力,木块A和子弹构成的系统在这极短过程中不受外力作用,系统动量守恒:

mv0/2 — mv0/4 = (m/4+m) vA,(2分)

解得vA=v0/5                          (2分)

(2)由于木块A、木块B运动方向相同且vAvB,故弹簧开始被压缩,分别给A、B木块施以弹力,使得木块A加速、B变减速运动,弹簧不断被压缩,弹性势能增大,直到二者速度相等时弹簧弹性势能最大,在弹簧压缩过程木块A(包括子弹)、B与弹簧构成的系统动量守恒,机械能守恒。

设弹簧压缩量最大时共同速度为v,弹簧的最大弹性势能为Epm,有

  mvA  +  mvB = (5m/4+m)v  (2分)

 ·mvA+  mvB2  (5m/4+m)v2 + Epm   (2分)

联立解得: v=v0,  Epmmv02                 (2分)

单项选择题
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