如图所示,一轻弹簧将木块A、B相连,置于光滑水平面上,使A紧靠墙壁.已知两木块的质量分别为mA=1.Okg,mB=2.Okg.现用水平外力F向左推B压缩弹簧,平衡后然后突然撤去外力F,测得木块B
问题描述:
如图所示,一轻弹簧将木块A、B相连,置于光滑水平面上,使A紧靠墙壁.已知两木块的质量分别为mA=1.Okg,mB=2.Okg.现用水平外力F向左推B压缩弹簧,平衡后然后突然撤去外力F,测得木块B在以后的运动中所能达到的最大速度为3.Om/s.求:
(1)推力F压缩弹簧时所做的功是多少?
(2)在A离开墙壁后的运动过程中弹簧所具有的最大弹性势能是多少?
答
(1)突然撤去外力F,测得木块B在以后的运动中所能达到的最大速度为3.Om/s,
B获得的动能来之于弹簧势能,即为推力做功,则推力做功为W=
mB1 2
=
v
2B
×2×32J=9J1 2
(2)撤去力F后,B向右运动,弹簧弹力逐渐减小,当弹簧恢复原长时,A开始脱离墙面,这一过程机械能守恒,即满足:
E=
mBvB2 ①1 2
A脱离墙面后速度逐渐增加,B速度逐渐减小,此过程中弹簧逐渐伸长,当A、B速度相同时,弹簧弹性势能最大,这一过程系统动量和机械能均守恒,有:
动量守恒:mBvB=(mA+mB)v ②,
机械能守恒:EPmax=
mB1 2
-
v
2B
(mA+mB)v2 ③1 2
由①②③可解得:EPmax=3J
答:(1)推力F压缩弹簧时所做的功是9J;
(2)在A离开墙壁后的运动过程中弹簧所具有的最大弹性势能是3J.