Question

（2013?河南模擬）如圖所示，質(zhì)量M=4kg的滑板B靜止放在光滑水平面上，其右端固定一根輕質(zhì)彈簧，彈簧的自由端C到滑板左端的距離L=0.5m，這段滑板與木塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)）之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，而彈簧自由端C到彈簧固定端D所對(duì)應(yīng)的滑板上表面光滑．小木塊A以速度v₀=10m/s由滑板B左端開始沿滑板B表面向右運(yùn)動(dòng)．已知木塊A的質(zhì)量m=1kg，g取10m/s²．求：
（1）彈簧被壓縮到最短時(shí)木塊A的速度；
（2）木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢(shì)能．

Answer 1

分析：（1）A、B組成的系統(tǒng)在水平方向所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可以求出木塊A的速度．
（2）在整個(gè)過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，由能量守恒定律（或機(jī)械能守恒定律）可以求出彈簧的彈性勢(shì)能．

解答：解：（1）彈簧被壓縮到最短時(shí)，木塊A與滑板B具有相同的速度，
設(shè)為v，從木塊A開始沿滑板B表面向右運(yùn)動(dòng)至彈簧被壓縮到最短的過程中，
A、B系統(tǒng)的動(dòng)量守恒：mv₀=（M+m）v
解得v=

m

M+m

v₀．
代入數(shù)據(jù)得木塊A的速度v=2 m/s．
（2）木塊A壓縮彈簧過程中，彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大．由能量關(guān)系，
最大彈性勢(shì)能
E_p=

1

2

mv₀²-

1

2

（m+M）v²-μmgL
代入數(shù)據(jù)得E_p=39 J．
答：（1）彈簧被壓縮到最短時(shí)木塊A的速度位m/s；
（2）木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢(shì)能為39J．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了求速度與彈性勢(shì)能問題，分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律即可正確解題．