Question

（2007?東臺(tái)市模擬）如圖所示，將質(zhì)量均為m厚度不計(jì)的兩物塊A、B用輕質(zhì)彈簧相連接，只用手托著B(niǎo)物塊于H高處，A在彈簧彈力的作用下處于靜止，將彈簧鎖定．現(xiàn)由靜止釋放A、B，B物塊著地時(shí)解除彈簧鎖定，且B物塊的速度立即變?yōu)?，在隨后的過(guò)程中當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)A物塊運(yùn)動(dòng)的速度為υ₀，且B物塊恰能離開(kāi)地面但不繼續(xù)上升．已知彈簧具有相同形變量時(shí)彈性勢(shì)能也相同．
（1）B物塊著地后，A向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中合外力為0時(shí)的速度υ₁；
（2）B物塊著地到B物塊恰能離開(kāi)地面但不繼續(xù)上升的過(guò)程中，A物塊運(yùn)動(dòng)的位移△x；
（3）第二次用手拿著A、B兩物塊，使得彈簧豎直并處于原長(zhǎng)狀態(tài)，此時(shí)物塊B離地面的距離也為H，然后由靜止同時(shí)釋放A、B，B物塊著地后速度同樣立即變?yōu)?．求第二次釋放A、B后，B剛要離地時(shí)A的速度υ₂．

Answer 1

分析：（1）A到B的過(guò)程中，機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒可以求得速度的大��；
（2）B物塊恰能離開(kāi)地面說(shuō)明此時(shí)B與地面之間沒(méi)有作用力，彈簧的彈力和B的重力大小相等，根據(jù)機(jī)械能守恒可以求得此時(shí)A物塊運(yùn)動(dòng)的位移△x；
（3）A、B均做自由落體運(yùn)動(dòng)，由機(jī)械能守恒得剛著地時(shí)A、B系統(tǒng)的速度，B物塊著地到B剛要離地過(guò)程中，彈簧和A物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒可以求得速度的大小．

解答：解：（1）設(shè)A、B下落H過(guò)程時(shí)速度為υ，由機(jī)械能守恒定律有：2mgH=

1

2

2mv2
B著地后，A和彈簧相互作用至A上升到合外力為0的過(guò)程中，彈簧對(duì)A做的總功為零．
即0=

1

2

m

v

2 1

-

1

2

mv2
解得：v1=

2gH

（2）B物塊恰能離開(kāi)地面時(shí)，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，彈力大小等于mg，B物塊剛著地解除彈簧鎖定時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力大小等于mg．因此，兩次彈簧形變量相同，則這兩次彈簧彈性勢(shì)能相同，設(shè)為E_P．
又B物塊恰能離開(kāi)地面但不繼續(xù)上升，此時(shí)A物塊速度為0．
從B物塊著地到B物塊恰能離開(kāi)地面但不繼續(xù)上升的過(guò)程中，A物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒EP+

1

2

m

v

2 1

=mg△x+EP
得△x=H
（3）彈簧形變量x=

1

2

△x
第一次從B物塊著地到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中，彈簧和A物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒EP+

1

2

m

v

2 1

=mgx+

1

2

m

v

2 0

第二次釋放A、B后，A、B均做自由落體運(yùn)動(dòng)，由機(jī)械能守恒得剛著地時(shí)A、B系統(tǒng)的速度為v1=

2gH

從B物塊著地到B剛要離地過(guò)程中，彈簧和A物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

1

2

m

v

2 1

=mgx+

1

2

m

v

2 2

+EP
聯(lián)立以上各式得v2=

2gH- v 2 0

．
答：（1）B物塊著地后，A向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中合外力為0時(shí)的速度υ₁為

2gH

；
（2）B物塊著地到B物塊恰能離開(kāi)地面但不繼續(xù)上升的過(guò)程中，A物塊運(yùn)動(dòng)的位移△x為H；
（3）B剛要離地時(shí)A的速度為v2=

2gH- v 2 0

．

點(diǎn)評(píng)：本題的過(guò)程比較多，解決本題首先要分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，根據(jù)不同過(guò)程逐個(gè)的分析，利用機(jī)械能守恒求解即可．