问题 计算题

如图所示,在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A,B,C,质量分别为mA=1kg,mB=1kg,mC=2kg,其中B与C用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;A和B之间有少许塑胶炸药,A的左边有一个弹性挡板(小木块和弹性挡板碰撞过程没有能量损失)。现在引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有E=9J转化为A和B沿轨道方向的动能,A和B分开后,A恰好在BC之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B,并且与B发生碰撞后粘在一起。求:

(1)在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值.

(2)A与B相碰以后弹簧弹性势能的最大值.

答案

(1)塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象,假设爆炸后瞬间AB的速度大小分别为,取向右为正方向

由动量守恒:     (2分)

爆炸产生的热量由9J转化为AB的动能:(2分)

带入数据解得:      (1分)

由于A在炸药爆炸后再次追上B的时候弹簧恰好第一次恢复到原长,则在A追上B之前弹簧已经有一次被压缩到最短,(即弹性势能最大)爆炸后取BC和弹簧为研究系统,当弹簧第一次被压缩到最短时BC达到共速vBC,此时弹簧的弹性势能最大,设为

由动量守恒:  (2分)

由能量定恒定定律:     (2分)

带入数据得: =" 3" J              (1分)

 =" 3" m/s  =" 0" m/s 不合题意,舍去。)

A爆炸后先向左匀速运动,与弹性挡板碰撞以后速度大小不变,反向弹回。当A追上B,发生碰撞瞬间达到共速

由动量守恒:(2分)

解得: =" 1" m/s (1分)

当ABC三者达到共同速度时,弹簧的弹性势能最大为

由动量守恒:(1分)

由能量守恒: (2分)

代入数据得: =" 0.5" J        (1分)

单项选择题
单项选择题 A型题