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?


(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=

1
2
mB
v 2B
1
2
×2×32J=9J
(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=
1
2
mBvB2   ①
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=
1
2
mB
v 2B
-
1
2
(mA+mB)v2      ③
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.