问题 问答题

如图所示,在光滑水平面上,在同一直线上有A、B两物体相向而行,B连有轻质弹簧.A、B质量分别为mA=3kg、mB=2kg,相互作用前A、B的速率分别为4m/s和5m/s,则

(1)谁先达到速度为零?此时另一物体速度是多少?方向如何?

(2)从弹簧开始压缩到压缩到最短,在这一过程中,求B物体加速运动时A物体的速度范围.

(3)B物体不再加速时,A物体的速度.(不考虑A与弹簧接触时损失的能量)

答案

(1)若A的速度先减到零,由动量守恒定律mAvA+mBvB=mA

v/A
+mB
v/B

v/B
=1m/s,方向向右.

说明B的速度已反向.说明B的速度先达到零.   

由动量守恒定律 mAvA+mBvB=mA

v/A
+mB
v/B

v/A
=
2
3
m/s,方向向右   

(2)从B速度开始反向到两物体速度相同,即弹簧压缩到最短,B物体做加速运动.

B速度开始反向时,vB=0,由动量守恒定律得

mAvA+mBvB=mA

v/A
+mB
v/B

解得

v/A
=
2
3
m/s方向向右

弹簧压缩到最短时,A、B速度相同,则由动量守恒定律得

mAvA+mBvB=mA

v/A
+mB
v/B

解得   

v/A
=0.4m/s

则  0.4m/s≤

v/A
2
3
m/s

(3)B物体不再加速时.弹长恢复原长.

由动量守恒定律   mAvA+mBvB=mA

v/A
+mB
v/B

机械能守恒定律  

1
2
mA
v2A
+
1
2
mB
v2B
=
1
2
mA
v/2A
+
1
2
mB
v/2B

解得   

v/B
=5.8m/s
v/A
=-3.2m/s

A物体速度大小为3.2m/s,方向水平向左.     

答:(1)B的速度先达到零,此时A物体速度是

2
3
m/s,方向向右   

(2)从弹簧开始压缩到压缩到最短,在这一过程中,B物体加速运动时A物体的速度范围是0.4m/s≤

v/A
2
3
m/s.

(3)B物体不再加速时,A物体的速度大小为3.2m/s,方向水平向左.

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