(1)设弹簧劲度系数为k,物块A、B用轻弹簧相连,竖直放置时,弹簧的压缩量为x 0 =
mg
k .
将物块A竖直向上缓慢提起,使物块B恰好能离开水平地面时,
弹簧伸长x 1 =
mg
k 则物块A被提起的高度L=x 0 +x 1 =2x 0
(2)设C自由落下到与A相碰前的速度为v 1 ,由机械能守恒定律,得
mg?3x 0 =
1
2 m
v 21
设C与A碰撞后一起向下运动的初速度为v 2 ,根据动量守恒定律,得
mv 1 =2mv 2
设C与A相碰前弹簧的弹性势能为E P ,物块A、C运动到最低点后又向上反弹,刚好能使弹簧恢复到原长的过程中,对A、C和弹簧组成的系统机械能守恒得
有
1
2 2m
v 22 +E P =2mgx 0
联立解
E P =
1
2 mgx 0
(3)设物块C距物块A的高度差为h 0 ,与物块A碰撞前速度为v 3 ,由机械能守恒定律得
mgh 0 =
1
2 m
v 23
设C与A相碰后一起向下运动的初速度为v 4 ,根据动量守恒定律有
mv 3 =2mv 4
物块A、C一起向下压缩弹簧后向弹起,到达弹簧原长时,C与A分离.设分离时速度为v 5 ,对此过程由机械能守恒定律,得
1
2 2
mv 24 +E P =2mgx 0 +
1
2 2m
v 23
之后,物块C向上做匀减速运动,设上升的高度为h,则根据机械能守恒定律有
1
2 m
v 25 =mgh 解得h=
v 25
2g
因物块A刚好能在物块B不离开地面的情况下做简谐运动,结合第(1)问可知,物块A运动到最高点时,弹簧形变量为x 0 ,故物块A运动到最高点时弹簧的弹性势能与物块A处于静止状态弹簧的弹性势能相等.
对物块A从弹簧恢复原长位置运动到最高点过程中,由机械能守恒定律有
1
2 m
v 25 =mgx 0 +E P
联立以上各式,解得h 0 =9x 0 ,h=1.5x 0
由几何关系可知,物块C的释放位置与接收位置间的距离
△h=h 0 -x 0 -h=6.5x 0
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