如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩個木塊間用輕彈簧相連,放在光滑水平面上,A緊靠豎直墻.用水平力向左推B,將彈簧壓縮,推到某位置靜止時推力大小為F0,彈簧的彈性勢能為E0,在此位置突然撤去推力,下列說法中正確的是( 。
分析:撤去F的瞬間,B所受的彈力大小等于F0,根據(jù)牛頓第二定律求出撤去推力瞬間的加速度大;分析A、B和彈簧組成的系統(tǒng)所受的外力,判斷動量和機械能是否守恒.
A離開豎直墻后,根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律分析A離開豎直墻后,A、B的最大彈性勢能.
解答:解:
A、撤去推力前,B處于靜止狀態(tài),彈簧的彈力與F0二力平衡.撤去F的瞬間,彈簧的彈力不變,根據(jù)牛頓第二定律得,B的加速度大小 a=
F0
2m
.故A錯誤.
B、從撤去推力到 A離開豎直墻之前,墻壁對B有彈力作用,A、B和彈簧組成的系統(tǒng)合外力不等于零,系統(tǒng)的動量不守恒.由于只有彈力做功,系統(tǒng)的機械能守恒,故B錯誤.
C、D,A離開豎直墻后,系統(tǒng)所受的合外力為零,動量守恒;彈簧的彈力做功,系統(tǒng)的機械能守恒.當A、B的速度相等時,彈簧的彈性勢能最大.
對于從撤去推力到A離開豎直墻之前,機械能守恒,設A剛離開墻壁時的速度大小為v0.則有:E0=
1
2
?2m
v
2
0
=m
v
2
0
,得:v0=
E0
m
;
A離開墻壁后,根據(jù)系統(tǒng)的動量守恒得:2mv0=(m+2m)v;
根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒得:
1
2
?2m
v
2
0
=Ep+
1
2
(m+2m)v2

解得,彈簧的彈性勢能最大值:Ep=
E0
3
,故C正確,D錯誤.
故選:C
點評:解決本題的關鍵知道A、B在整個過程中的運動情況,關鍵要正確判斷系統(tǒng)的機械能和動量是否守恒,應用牛頓第二定律、機械能守恒、動量守恒定律進行求解.
練習冊系列答案
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