Question

7．如圖，輕彈簧的兩端分別連接A、B兩物塊，置于光滑的水平面上．初始時，A緊靠墻壁，彈簧處于壓縮狀態(tài)且被鎖定．已知A、B的質(zhì)量分別為m₁=2kg、m₂=1kg，初始時彈簧的彈性勢能E_P=4.5J．現(xiàn)解除對彈簧的鎖定，求
（�。�從解除鎖定到A剛離開墻壁的過程中，彈簧對B的沖量I的大小和方向；
（ⅱ）A的最大速度v_m．

Answer 1

分析 （ⅰ）根據(jù)能量守恒求出彈簧恢復(fù)原長時B的速度，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長后，A開始離開墻壁，結(jié)合動量定律求出從解除鎖定到A剛離開墻壁的過程中，彈簧對B的沖量I的大小和方向．
（ⅱ）當(dāng)彈簧第一次恢復(fù)原長后，A離開墻壁；當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長時，A的速度最大，結(jié)合動量守恒定律和機械能守恒定律求出A的最大速度．

解答 解：（i）當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時，B的速度為v_B，此時A恰好離開墻壁，有
E_p=$\frac{1}{2}$m₂v_B² ①
以水平向右方向為正方向，解除鎖定到物塊A剛離開墻壁的過程中，由動量定理得
I=m₂v_B-0                                     ②
由①②式，代入數(shù)據(jù)得I=3 N•s                          ③
方向水平向右                           
（ii）當(dāng)彈簧第一次恢復(fù)原長后，A離開墻壁；當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長時，A的速度最大，設(shè)此時B的速度為v_B′，由動量守恒定律及機械能守恒定律有
m₂v_B=m₁v_m+m₂v_B′④
$\frac{1}{2}$m₂v_B²=$\frac{1}{2}$m₁v_m²+$\frac{1}{2}$m₂v_B′²⑤
由①④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得 v_m=2 m/s        ⑥
答：（�。�從解除鎖定到A剛離開墻壁的過程中，彈簧對B的沖量I的大小為3N•s，方向向右；
（ⅱ）A的最大速度v_m為2m/s．

點評 本題考查了動量定理、動量守恒定律、機械能守恒定律、能量守恒定律的綜合運用，知道A、B在整個過程中的運動規(guī)律，選擇合適的規(guī)律進行求解，本題綜合性比較強，是一道考查能力的好題．