(2011?宜昌二模)如圖所示,靜止在光滑水平面上的木板,右端有一根輕質(zhì)彈簧沿水平方向與木板相連,木板質(zhì)量.M=3kg.質(zhì)量m=1kg的鐵塊以水平速度v0=4m/s,從木板的左端沿板面向右滑行,壓縮彈簧后又被彈回,最后恰好停在木板的左端.在上述過(guò)程中彈簧具有的最大彈性勢(shì)能為(  )
分析:鐵塊從木板的左端沿板面向右滑行,當(dāng)鐵塊與木板的速度相同時(shí),彈簧壓縮最短,其彈性勢(shì)能最大.根據(jù)能量守恒列出此過(guò)程的方程.從兩者速度相同到鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的左端過(guò)程時(shí),兩者速度再次相同,根據(jù)能量守恒定律再列出整個(gè)過(guò)程的方程.根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒可知,兩次速度相同時(shí),鐵塊與木板的共同速度相同,根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出共同速度,聯(lián)立求解彈簧具有的最大彈性勢(shì)能.
解答:解:設(shè)鐵塊與木板速度相同時(shí),共同速度大小為v,鐵塊相對(duì)木板向右運(yùn)動(dòng)時(shí),滑行的最大路程為L(zhǎng),摩擦力大小為f.根據(jù)能量守恒定律得:
  鐵塊相對(duì)于木板向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程:
1
2
m
v
2
0
=fL+
1
2
(M+m)v2
+EP
  鐵塊相對(duì)于木板運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程:
1
2
m
v
2
0
=2fL+
1
2
(M+m)v2

又根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒可知,mv0=(M+m)v
聯(lián)立得到:EP=3J.
故選A
點(diǎn)評(píng):本題是系統(tǒng)的動(dòng)量守恒和能量守恒問(wèn)題,分析兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行研究,要抓住鐵塊與木板兩次共同速度相同.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2011?宜昌二模)質(zhì)量為M的汽車(chē)以恒定功率P在平直公路上行駛,汽車(chē)所受阻力不變,汽車(chē)勻速行駛時(shí)速度為v1,則當(dāng)汽車(chē)速度為v2時(shí),汽車(chē)的加速度大小為( 。

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(2011?宜昌二模)某同學(xué)在資料上發(fā)現(xiàn)彈簧振子的周期公式為T=2π
m
k
,彈簧的彈性勢(shì)能公式為成Ep=
1
2
kx2
(式中k為彈簧的勁度系數(shù),m為振子的質(zhì)量,x為彈簧的形變量).為了驗(yàn)證彈簧的彈性勢(shì)能公式,他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn):輕彈簧的一端固定在水平光滑木板一端,另一端連接一個(gè)質(zhì)量為M的滑塊,滑塊上豎直固定一個(gè)擋光條,每當(dāng)擋光條擋住從光源A發(fā)出的細(xì)光束時(shí),傳感器B因接收不到光線就產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào),輸入電腦后經(jīng)電腦自動(dòng)處理就能形成一個(gè)脈沖電壓波形;開(kāi)始時(shí)滑塊靜止在平衡位置恰好能擋住細(xì)光束.在木板的另一端有一個(gè)彈簧槍,發(fā)射出質(zhì)量為m,速度為v0的彈丸,彈丸擊中木塊后留在木塊中一起做簡(jiǎn)諧振動(dòng).
(1)系統(tǒng)在振動(dòng)過(guò)程中,所具有的最大動(dòng)能Ek=
1
2
(
m2
M+m
)
v
2
0
1
2
(
m2
M+m
)
v
2
0
;
(2)系統(tǒng)振動(dòng)過(guò)程中,在電腦上所形成的脈沖電壓波形如圖乙所示,由圖可知該系統(tǒng)的振動(dòng)周期大小為:T=
2T0
2T0
;
(3)如果再測(cè)出滑塊振動(dòng)的振幅為A,利用資料上提供的兩個(gè)公式求出系統(tǒng)振動(dòng)過(guò)程中彈簧的最大彈性勢(shì)能為:Ep=
(M+m)A2π2
2
T
2
0
(M+m)A2π2
2
T
2
0
;
通過(guò)本實(shí)驗(yàn),根據(jù)機(jī)械能守恒,如發(fā)現(xiàn)Ek=Ep,即驗(yàn)證了彈簧的彈性勢(shì)能公式的正確性

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(2011?宜昌二模)如圖所示,將質(zhì)量均為m厚度不計(jì)的兩物塊A、B用輕質(zhì)彈簧相連接.第一次只用手托著B(niǎo)物塊于H高處,A在彈簧彈力的作用下處于靜止,現(xiàn)將彈簧鎖定,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep,現(xiàn)由靜止釋放A、B,B物塊著地后速度立即變?yōu)?,同時(shí)彈簧鎖定解除,在隨后的過(guò)程中B物塊恰能離開(kāi)地面但不繼續(xù)上升.第二次用手拿著A、B兩物塊,使得彈簧豎直并處于原長(zhǎng)狀態(tài),此時(shí)物塊B離地面的距離也為H,然后由靜止同時(shí)釋放A、B,B物塊著地后速度同樣立即變?yōu)?.求:
(1)第二次釋放A、B后,A上升至彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的速度υ1
(2)第二次釋放A、B后,B剛要離地時(shí)A的速度υ2

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