问题
选择题
如图所示,一轻质弹簧竖直放置,下端被固定于水平地面上,弹簧自然长度为L0,先将一质量为m的A球放于弹簧上端,并用竖直向下的力缓慢将弹簧长度压缩为
,撤去压力后,A球被弹簧向上弹起,小球恰好不离开弹簧;现用质量仅为L0 3
的小球B放于弹簧的上端,并用竖直向下的力也将弹簧缓慢压缩为m 2
,放手后小球B被弹簧弹起,并离开弹簧,求小球B离开弹簧后,继续上升的最大高度为( )L0 3
A.L0
B.L0 3
C.2L0 3
D.L0 2
答案
由题意知小球的形变量为L0-
L0=1 3
L0;2 3
小球不离开弹簧说明小球在原长位置的速度应恰好为零,故说明小球上升到弹簧原长时,弹性势能全部转化为重力势能;
由机械能守恒定律可知质量为m的小球上升过程中:Ep=mg
;2L0 3
当放质量为
的小球时设小球上升的总最大高度为h,到达最大高度时弹簧的弹性势能全部转化为小球的重力势能;m 2
则由机械能守恒定律可得为:Ep=
ghm 2
解得:h=
;则小球离开弹簧后上升的最大高度为h'=4L0 3
-4L0 3
=2L0 3 2L0 3
故选C.