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如图所示,轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内.小物...

manfen5.com 满分网如图所示,轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内.小物块位于框架中心位置时弹簧处于自由长度.现框架与小物块共同以速度V沿光滑水平面向左匀速滑动.
(1)若框架与墙壁发生瞬间碰撞后速度为0且与墙壁间不粘连,求框架刚要脱离墙壁时小物块速度的大小和方向;
(2)在(1)情形下,框架脱离墙壁后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值
(3)若框架与墙壁发生瞬间碰撞,立即反弹,在以后过程中弹簧的最大弹性势能为2/3mvo2,求框架与墙壁碰撞时损失的机械能△E1
(4)在(3)情形下试判定框架与墙壁能否发生第二次碰撞?若不能,说明理由.若能,试求出第二次碰撞时损失的机械能△E2.(设框架与墙壁每次碰撞前后速度大小之比不变)
(1)框架与墙壁碰撞后,物块以v压缩弹簧,后又返回,由机械能守恒可知,碰后速度仍为v方向向右. (2)设弹簧有最大势能时共同速度为v,根据动量守恒定律和能量守恒定律列式即可求解; (3)设框架反弹速度为v1、最大势能时共同速度为v,则由动量、能量守恒定律即可求解v1、和v,从而求解损失量; (4)由(3)知第一次碰后反弹后,二者总动量为零,故当弹簧再次伸展后仍可继续与墙壁相撞,并以v1的速度与墙壁相撞,根据速度的比值关系求得碰后速度即可求解机械能损失量. 【解析】 (1)框架与墙壁碰撞后,物块以V压缩弹簧,后又返回,当返回原位时框架开始离开,由机械能守恒知,此时物块速度是v方向向右. (2)设弹簧有最大势能时共同速度为v 由动量守恒定律知   mv=4mv 由能量守恒定律    +EP× EP=                                             (3)设框架反弹速度为v1、最大势能时共同速度为v,则 由动量、能量守恒定律得 3mv1-mv=4mv =           解得:9+18v1v-7=0           v1=     v(舍去) 带入得:v=0                          △E1==      (4)由(3)知第一次碰后反弹后,二者总动量为零,故当弹簧再次伸展后仍可继续与墙壁相撞,并以V1=的速度与墙壁相撞,由题意知,  所以  故△E2=-= 答:(1)若框架与墙壁发生瞬间碰撞后速度为0且与墙壁间不粘连,框架刚要脱离墙壁时小物块速度的大小为v,方向向右; (2)在(1)情形下,框架脱离墙壁后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值为mv2; (3)框架与墙壁碰撞时损失的机械能为mv2; (4)能,第二次碰撞时损失的机械能为mv2.
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考点分析:
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选出功W/eV  1.9  2.7  3.7  4.1

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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