Question

如圖所示，將質(zhì)量均為m厚度不計的兩物塊A、B用輕質(zhì)彈簧相連接．第一次只用手托著B物塊于H高處，A在彈簧彈力的作用下處于靜止，現(xiàn)將彈簧鎖定，此時彈簧的彈性勢能為Ep，現(xiàn)由靜止釋放A、B，B物塊著地后速度立即變?yōu)?，同時彈簧鎖定解除，在隨后的過程中B物塊恰能離開地面但不繼續(xù)上升．第二次用手拿著A、B兩物塊，使得彈簧豎直并處于原長狀態(tài)，此時物塊B離地面的距離也為H，然后由靜止同時釋放A、B，B物塊著地后速度同樣立即變?yōu)?．求：

⑴第二次釋放A、B后，A上升至彈簧恢復原長時的速度υ1；

⑵第二次釋放A、B后，B剛要離地時A的速度υ2．

 

Answer 1

【答案】

解：（1）第二次釋放A、B后，A、B均做自由落體運動，B著地后，A和彈簧相互作用至A上升到彈簧恢復原長過程中，彈簧對A做的總功為零．（1分）

       對A從開始下落到彈簧恢復原長過程中，由機械能守恒定律有：（2分）

       解得：（2分）

（2）設彈簧的勁度系數(shù)為k，自由長度為L，

       第一次釋放AB前，設彈簧的形變量為Δx1，有：Δx1＝①（1分），

       第一次釋放AB后，B剛要離地時彈簧的形變量為Δx2＝②（1分）

       第二次釋放AB后，在B剛要離地時彈簧的形變量為Δx3，則有：Δx3＝③（2分）

       由①②③得：Δx1＝Δx2＝Δx3④即這三個狀態(tài)，彈簧的彈性勢能都為Ep（1分）

       在第一次釋放AB后，對A、B和彈簧組成的系統(tǒng)，從A剛釋放到B剛要離地的過程中，由于B的機械能完全轉化為內(nèi)能，故據(jù)能量關系有：

       mg（H＋L－Δx1）＋Ep＝mg（L＋Δx2）＋Ep⑤（2分）

       在第二次釋放AB后，對A、B和彈簧組成的系統(tǒng)，從A剛釋放到B剛要離地的過程中，同理由能量關系有：mg（H＋L）＝mg（L＋Δx3）＋Ep＋⑥（4分）

       由④⑤⑥得：（2分）

【解析】略