如图所示,两个质量都为M的木块A、B用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v射向A块并嵌在其中,求弹簧被压缩后的最大弹性势能.

问题描述:

如图所示,两个质量都为M的木块A、B用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v射向A块并嵌在其中,求弹簧被压缩后的最大弹性势能.

子弹击中木块A的过程,子弹和A组成的系统动量守恒,
由动量守恒得:mv=(M+m)v1
解得:v1=

mv
M+m

当子弹、两木块速度相等时,弹簧压缩量最大,弹性势能最大,
在该过程中,子弹、两木块组成的系统动量守恒、机械能守恒,
由动量守恒定律得:(M+m)v1=(2M+m)v2
解得:v2=
mv
2M+m

由能量守恒定律(或机械能守恒定律)得,弹簧弹性势能的最大值:
Ep=
1
2
(M+m)v12-
1
2
(2M+m)v22=
Mm2v2
2(M+m)(2M+m)

答:弹簧被压缩后的最大弹性势能为
Mm2v2
2(M+m)(2M+m)

答案解析:(1)子弹射入木块A的过程中,子弹与A组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可出两者共同的速度.
(2)子弹射入木块A后向右运动,压缩弹簧,在弹簧弹力作用下,A将做减速运动,B将做加速运动,当两者速度相等时,弹簧压缩量最大,弹性势能最大,由动量守恒定律和机械能守恒可以求出弹簧的最大弹性势能.
考试点:动量守恒定律;机械能守恒定律.
知识点:本题是含有弹簧的类型,对于子弹打击过程,要明确研究对象,确定哪些物体参与作用,运用动量守恒和机械能守恒进行求解即可.