Question

6．如圖所示，光滑水平直軌道上有三個(gè)滑塊A、B、C，質(zhì)量分別為m_A=m_C=2kg，m_B=1kg，A、B用細(xì)繩連接，中間有一壓縮的輕彈簧（彈簧與滑塊不栓接）．開(kāi)始時(shí)A、B以初速度v₀=10m/s運(yùn)動(dòng)，C靜止．某時(shí)刻細(xì)繩突然斷開(kāi)，A、B被彈開(kāi)，然后B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，最終三滑塊速度恰好相同．求：
（1）B與C碰撞前B的速度；
（2）彈簧具有的彈性勢(shì)能．

Answer 1

分析 （1）A、B組成的系統(tǒng)，在細(xì)繩斷開(kāi)的過(guò)程中動(dòng)量守恒，B與C碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，抓住三者最后速度相同，根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出B與C碰撞前B的速度．
（2）根據(jù)能量守恒定律求出彈簧的彈性勢(shì)能．

解答 解：（1）選擇向右為正方向，設(shè)三者最后的共同速度為v_共，由動(dòng)量守恒得：
（m_A+m_B）v₀=m_Av_A+m_Bv_B
  m_Bv_B=（m_B+m_C）v_共
三者動(dòng)量守恒得：（2m+m）v₀=（2m+m+2m）v_共
得：${v}_{共}=\frac{3}{5}{v}_{0}$   
代入數(shù)據(jù)解得：${v}_{B}=\frac{9}{5}{v}_{0}$=$\frac{9}{5}×10=18$m/s
（2）彈簧釋放的彈性勢(shì)能為：
$△{E}_{p}=\frac{1}{2}2m（\frac{3}{5}{v}_{0}）^{2}+\frac{1}{2}m（\frac{9}{5}{v}_{0}）^{2}$$-\frac{1}{2}•3m{v}_{0}^{2}=\frac{12}{25}m{v}_{0}{\\;}^{2}$．
代入數(shù)據(jù)得：△E_p=48J
答：（1）B與C碰撞前B的速度為18m/s．
（2）彈簧釋放的彈性勢(shì)能為48J．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，綜合性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的能力要求較高，解答的關(guān)鍵是正確把握各段過(guò)程中受力的特點(diǎn)以及能量轉(zhuǎn)化的方向，要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．