如图所示,固定在轻质弹簧两端,质量分别是m1=0.5kg、m2=1.49kg的两个物体,置于光滑水平面上,m1靠在光滑竖

如图所示,固定在轻质弹簧两端,质量分别是m1=0.5kg、m2=1.49kg的两个物体,置于光滑水平面上,m1靠在光滑竖直墙上.现有一个m=0.01kg的子弹水平射入m2中(没有穿出),使弹簧压缩而具有12J的弹性势能,再后m1和m2都将向右运动,试求:

(1)子弹入射前的速度v;
(2)竖直墙对m1的冲量.
(3)运动过程中弹簧可具有的最大弹性势能.
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厦门的男孩 幼苗

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解题思路:(1)子弹击中m2的过程系统动量守恒,由动量守恒定律求出子弹与m2的共同速度,在m2压缩弹簧的过程中,系统机械能守恒,由机械能守恒定律可以求出子弹的初速度.(2)以m1、m2、子弹组成的系统为研究对象,应用机械能守恒定律可以求出m1离开墙壁时m2的速度,对系统应用动量定理可以求出墙壁的冲量.(3)当两木块(包括子弹)速度相等时弹簧弹性势能最大,由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出最大弹性势能.

(1)以子弹与组成m2的系统为研究对象,在子弹击中m2的过程中系统动量守恒,
以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv=(m+m2)v′,
在木块m2压缩弹簧过程中,子弹、木块m2、弹簧组成的系统机械能守恒,
由机械能守恒定律得:[1/2](m+m2)v′2=EP,解得:v=600m/s;
(2)在弹簧恢复原长过程中,子弹、木块m1、木块m2、弹簧组成的系统机械能守恒,
由机械能守恒定律得:EP=[1/2](m+m2)v12
以向右为正方向,在整个过程中由动量定理得:
I=(m+m2)v1-[-(m+m2)v],
解得:I=12N•s,方向水平向右;
(3)当子弹、木块m1、木块m2速度相等时,弹簧的弹性势能最大,
从弹簧恢复原长到弹簧弹性势能最大过程中,系统动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:(m+m2)v1=(m+m1+m2)v2
在该过程中系统机械能守恒,由机械能守恒定律得:
[1/2](m+m2)v12=[1/2](m+m1+m2)v22+EP′,解得:EP′=3J;
答:(1)子弹入射前的速度为600m/s;
(2)竖直墙对m1的冲量为12N•s,方向水平向右;
(3)运动过程中弹簧可具有的最大弹性势能为3J.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.

考点点评: 本题考查了求速度、冲量、弹性势能等问题,本题物体的运动过程复杂,分析清楚物体的运动过程、选择恰当的过程是正确解题的前提与关键,应用动量守恒定律、动量定理、机械能守恒定律即可正确解题,应用动量守恒定律与动量定理解题时要注意正方向的选择.

1年前

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