Question

4．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(shí)，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(shí)彈簧的彈性勢(shì)能E_P=4.5J，現(xiàn)解除對(duì)彈簧的縮定，則從解除鎖定到A離開墻壁的過程中，彈簧對(duì)B的沖量的大小為I=3Ns，此后彈簧的最大彈性勢(shì)能為E_p'=3J．

Answer 1

分析 （ⅰ）根據(jù)能量守恒求出彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)B的速度，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)后，A開始離開墻壁，結(jié)合動(dòng)量定律求出從解除鎖定到A剛離開墻壁的過程中，彈簧對(duì)B的沖量I的大小和方向．
（ⅱ）當(dāng)彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)后，A離開墻壁；當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A的速度最大，結(jié)合動(dòng)量守恒定律和機(jī)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(zhǎng)時(shí)，B的速度為v_B，此時(shí)A恰好離開墻壁，有
E_p=$\frac{1}{2}$m₂v_B² ①
以水平向右方向?yàn)檎�方向，解除鎖定到物塊A剛離開墻壁的過程中，由動(dòng)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(zhǎng)后，A離開墻壁；然后A做加速運(yùn)動(dòng)，B做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)二者的速度相等時(shí)，彈簧最長(zhǎng)，彈性勢(shì)能最大，此過程中的動(dòng)量守恒，機(jī)械能也守恒；選取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律及機(jī)械能守恒定律有
m₂v_B=（m₁+m₂）v     ④
$\frac{1}{2}$m₂v_B²=E_P+$\frac{1}{2}$（m₁+$\frac{1}{2}$m₂）v² ⑤
由①④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得 E_P=3J        ⑥
故答案為：3，3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律的綜合運(yùn)用，知道A、B在整個(gè)過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇合適的規(guī)律進(jìn)行求解，本題綜合性比較強(qiáng)，是一道考查能力的好題．