Question

【題目】一輕質(zhì)彈簧，兩端連接兩滑塊A和B，已知mA=0.99kg，mB=3kg，放在光滑水平桌面上，開始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)．現(xiàn)滑塊A被水平飛來(lái)的質(zhì)量為mC=10g，速度為400m/s的子彈擊中，且沒(méi)有穿出，如圖所示，試求：

(1)子彈擊中A的瞬間A和B的速度分別為多少？

(2)以后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧的最大彈性勢(shì)能？

(3)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，兩滑塊的速度分別為多少？

Answer 1

【答案】(1)vA=4m/s,vB=0 (2)6J (3)；

【解析】

子彈擊中A的瞬間，子彈和A組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，據(jù)此可列方程求解A的速度，此過(guò)程時(shí)間極短，B沒(méi)有參與，速度仍為零．以子彈、滑塊A、B和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，當(dāng)三者速度相等時(shí)，系統(tǒng)損失動(dòng)能最大則彈性勢(shì)能最，根據(jù)動(dòng)量守恒和功能關(guān)系可正確解答．

(1)子彈擊中滑塊A的過(guò)程，子彈與滑塊A組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒有：mCv0=（mC+mA）vA

解得：vA=4m/s

子彈與A作用過(guò)程時(shí)間極短，B沒(méi)有參與，速度仍為零，故：vb=0．

故子彈擊中A的瞬間A和B的速度分別為：vA=4m/s，vb=0．

(2)對(duì)子彈、滑塊A、B和彈簧組成的系統(tǒng)，A、B速度相等時(shí)彈性勢(shì)能最大．

根據(jù)動(dòng)量守恒定律和功能關(guān)系可得：mCv0=（mC+mA+mB）v

由此解得：v=1m/s

根據(jù)功能關(guān)系可得：

故彈簧的最大彈性勢(shì)能為6J．

(3)設(shè)B動(dòng)能最大時(shí)的速度為，A的速度為，

由系統(tǒng)的動(dòng)量守恒可得：

當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，B的動(dòng)能最大，

根據(jù)功能關(guān)系有：

解得：；