动量综合专题 高考热点专题
相连,B静止在水平直导轨上,弹簧处在原长状态。另一质量与B相同的滑块A,从导轨上的P点以某一初速度向B滑行。当A滑过距离
时,与B相碰,碰撞时间极短,碰后A、B紧贴在一起运动,但互不粘连。已知最后A恰好返回到出发点P并停止。滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为μ,运动过程中弹簧最大形变量为
,重力加速度为g。求A从P点出发时的初速度v0。
解析:令滑块A、B的质量都为m,滑块A从P点出发的初速度为
,减速运动位移达
时,速度为
(碰前),由动能定理得
(1)
A与B发生碰撞,由于碰撞时间极短,满足动量守恒,设A、B碰后的共同速度为
,有
(2)
碰撞后,滑块A、B先一起向左运动,当弹簧被压缩
时,接着一起被弹回,向右做变减速运动;当弹簧恢复到原长时,A、B发生分离前的瞬时共同速度为
,由动能定理,有

(3)
当A、B分离后,滑块B在弹力和滑动摩擦力作用下做阻尼运动,滑块A向右做匀减速运动到P点停止,由动能定理得
(4)
联立上式得:
举一反三
【变式】如图所示,光滑水平面上,质量为2m的小球B连接着轻质弹簧,处于静止;质量为m的小球A以初速度v0向右匀速运动,接着逐渐压缩弹簧并使B运动,过一段时间,A与弹簧分离,设小球A、B与弹簧相互作用过程中无机械能损失,弹簧始终处于弹性限度以内。求
(1)当弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能E。
(2)若开始时在小球B的右侧某位置固定一块挡板(图中未画出),在小球A与弹簧分离前使小球B与挡板发生正撞,并在碰后立刻将挡板撤走。设小球B与固定挡板的碰撞时间极短,碰后小球B的速度大小不变、但方向相反。设此后弹簧弹性势能的最大值为
,试求


解析:令滑块A、B的质量都为m,滑块A从P点出发的初速度为




A与B发生碰撞,由于碰撞时间极短,满足动量守恒,设A、B碰后的共同速度为


碰撞后,滑块A、B先一起向左运动,当弹簧被压缩




当A、B分离后,滑块B在弹力和滑动摩擦力作用下做阻尼运动,滑块A向右做匀减速运动到P点停止,由动能定理得

联立上式得:

举一反三
【变式】如图所示,光滑水平面上,质量为2m的小球B连接着轻质弹簧,处于静止;质量为m的小球A以初速度v0向右匀速运动,接着逐渐压缩弹簧并使B运动,过一段时间,A与弹簧分离,设小球A、B与弹簧相互作用过程中无机械能损失,弹簧始终处于弹性限度以内。求

(1)当弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能E。
(2)若开始时在小球B的右侧某位置固定一块挡板(图中未画出),在小球A与弹簧分离前使小球B与挡板发生正撞,并在碰后立刻将挡板撤走。设小球B与固定挡板的碰撞时间极短,碰后小球B的速度大小不变、但方向相反。设此后弹簧弹性势能的最大值为


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