Question

5．如圖所示，A、B用輕質(zhì)彈簧連接，m_A=2m_B．現(xiàn)用力緩慢向左推B壓縮彈簧，做功W．然后突然撤去外力，B從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，從A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)以后的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能的最大值為$\frac{2}{3}$W（摩擦力不計(jì)）

Answer 1

分析 根據(jù)功能關(guān)系求出A離開(kāi)墻壁時(shí)B的速度．A離開(kāi)墻壁后，A、B系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，兩者速度相同時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律求出共同速度，再由系統(tǒng)的機(jī)械能守恒求出最大的彈性勢(shì)能．

解答 解：用外力緩慢向左推B壓縮彈簧的過(guò)程中，推力對(duì)B物體做功W，則彈簧的彈性勢(shì)能為W，當(dāng)彈簧恢復(fù)自然長(zhǎng)度后，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為B的動(dòng)能，設(shè)此時(shí)B的速度為v₀，則有：W=$\frac{1}{2}$m_Bv₀²，得 v₀=$\sqrt{\frac{2W}{{m}_{B}}}$
A離開(kāi)墻以后做加速運(yùn)動(dòng)，B做減速運(yùn)動(dòng)，二者速度相等時(shí)，彈簧長(zhǎng)度最大，彈性勢(shì)能最大，設(shè)此時(shí)兩物體的共同速度為v，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：
   m_Bv₀=（m_B+m_A）v，
根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得
  E_p=$\frac{1}{2}$m_Bv₀²-$\frac{1}{2}$（m_B+m_A）v ²
聯(lián)立解得：彈簧的最大彈性勢(shì)能 E_P=$\frac{2}{3}$W
故答案為：$\frac{2}{3}$W．

點(diǎn)評(píng) 分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，明確彈性勢(shì)能最大的條件：速度相同是正確解題的關(guān)鍵，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律解決這類問(wèn)題．