(2008?邵阳模拟)如图所示,质量均为M的A、B两个物块用劲度系数为K的轻弹簧相连,竖直地静置于水平地面
(2008?邵阳模拟)如图所示,质量均为M的A、B两个物块用劲度系数为K的轻弹簧相连,竖直地静置于水平地面.此时弹簧的弹性势能为E0,现将质量也为M的物块C由A的正上方距...
(2008?邵阳模拟)如图所示,质量均为M的A、B两个物块用劲度系数为K的轻弹簧相连,竖直地静置于水平地面.此时弹簧的弹性势能为E0,现将质量也为M的物块C由A的正上方距A物块h高处由静止释放,下落后与A发生碰撞,碰后C与A立即-起向下运动,但C与A不粘连,不计空气阻力.求(1)碰后瞬间C与A的速度大小(2)C与A分离时A的速度大小(3)当h取何值时,B恰能离开地面.
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(1)设物体A碰前速度为v1,对物体A从H0高度处自由下落,
由机械能守恒定律得:MgH0=
Mv12,解得:v1=
.
设A、B碰撞后共同速度为v2,则由动量守恒定律得:
Mv1=2Mv2,
解得v2=
(2)A、B静止时,弹簧的压缩量设为x,对A由平衡条件得:
x=
当弹簧恢复原长时,C与A分离,设分离时A、C速度为v3,由机械能守恒:
2Mv22+E0=
2Mv32+2Mg?x
得v3=
①
(3)B恰能离开地面,设弹簧最大伸长量为x′D对B由平衡条件得:
x′=
=x ②
故此时弹簧的弹性势能为E0,A与C分离后到A运动到最高点的过程中,A、B及弹簧组成的系统机械能守恒:
Mv32=Mgx′+E0 ③
由①②③得:h=
+
答:(1)碰后瞬间C与A的速度大小分别为
、
由机械能守恒定律得:MgH0=
1 |
2 |
2gh |
设A、B碰撞后共同速度为v2,则由动量守恒定律得:
Mv1=2Mv2,
解得v2=
|
(2)A、B静止时,弹簧的压缩量设为x,对A由平衡条件得:
x=
Mg |
k |
当弹簧恢复原长时,C与A分离,设分离时A、C速度为v3,由机械能守恒:
1 |
2 |
1 |
2 |
得v3=
|
(3)B恰能离开地面,设弹簧最大伸长量为x′D对B由平衡条件得:
x′=
Mg |
k |
故此时弹簧的弹性势能为E0,A与C分离后到A运动到最高点的过程中,A、B及弹簧组成的系统机械能守恒:
1 |
2 |
由①②③得:h=
8Mg |
k |
2E0 |
Mg |
答:(1)碰后瞬间C与A的速度大小分别为
2gh |
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