问题 问答题

如图所示,光滑水平面上放有A、B、C三个物块,其质量分别为mA=2.0kg,mB=mC=1.0kg,用一轻弹簧固接A、B两物块,B、C只是靠在一起.现用力压缩弹簧使三物块靠近,此过程外力做功72J,然后释放,求:

(1)释放后物块B对物块C一共做了多少功?

(2)弹簧第二次被压缩时,弹簧具有的最大弹性势能为多大?

答案

(1)释放后,在弹簧恢复原长的过程中B和C和一起向左运动,当弹簧恢复原长后B和C的分离,所以此过程B对C做功.选取A、B、C为一个系统,在弹簧恢复原长的过程中动量守恒(取向右为正向):

mAvA-(mB+mC)vC=0①

系统能量守恒:

1
2
mAvA2+
1
2
(mB+mC)vC2=W=72J ②

∴B对C做的功:W′=

1
2
mCvC2

联立①②③并代入数据得:W′=18J.

(2)B和C分离后,选取A、B为一个系统,当弹簧被压缩至最短时,弹簧的弹性势能最大,此时A、B具有共同速度v,取向右为正向由动量守恒:

mAvA-mBvB=(mB+mA)v   (vB=vC)  ④

弹簧的最大弹性势能:Ep=

1
2
mAvA2+
1
2
mBvB2-
1
2
(mB+mA)v ⑤

联立①②④⑤并代入数据得:Ep=48J

答:(1)释放后物块B对物块C一共做了18J功.

(2)弹簧第二次被压缩时,弹簧具有的最大弹性势能为48J.

口语交际,情景问答题
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