13.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未到滑板左端,質(zhì)量m=1kg的小木塊A 以速度v0=5m/s由滑板B左端開始沿滑板B表面向右運(yùn)動,滑板上表面與木塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,小木塊A將彈簧壓縮到最短后又返回恰好停在滑板B的左端.g取10m/s2.求:
①彈簧被壓縮到最短時木塊A的速度;
②木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢能.

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)動量守恒,由動量守恒定律可以求出木塊A的速度.
(2)在整個過程中,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能.

解答 解:(1)彈簧被壓縮到最短時,木塊A與滑板B具有相同的速度,選取向右為正方向,設(shè)為v,從木塊A開始沿滑板B表面向右運(yùn)動至彈簧被壓縮到最短的過程中,A、B系統(tǒng)的動量守恒:
mv0=(M+m)v   
代入數(shù)據(jù)解得木塊A的速度:v=1 m/s.
(2)彈簧被壓縮到最短時,彈簧的彈性勢能最大.設(shè)木塊相對滑板B向右滑行距離為L.由能量關(guān)系,最大彈性勢能:
Ep=$\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{2}$(m+M)v2-μmgL
由A、B系統(tǒng)動量守恒知,木塊A回到滑板左端,速度仍為v=1m/s  
由能量關(guān)系知:EP=μmgL
解得EP=5J
答:①彈簧被壓縮到最短時木塊A的速度是1ms;
②木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢能是5J.

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

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