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如圖所示,EF為水平地面,O點左側是粗糙的、右側是光滑的.一輕質彈簧右端與墻壁固定,左側與靜止在O點質量為m的小物塊A連接,彈簧處于原長狀態.質量為4m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開始向右運動,已知物塊B與地面EO段間的滑動摩擦力大小為
F4
,物塊B運動到O點與物塊A相碰并一起向右運動(碰后A、B沒有粘在一起,設碰撞時間極短),運動到D點時撤去外力F,已知CO=4s,OD=s,(物塊的厚度不計),求撤去外力后:
(1)彈簧的最大彈性勢能
(2)物塊B最終離O點的距離.
分析:(1)根據動能定理求出B物體運動到O時的速度,碰撞過程由于內力遠遠大于外力,動量守恒,根據動量守恒求出碰后AB共同速度,當AB速度最后減到0時,彈簧具有最大彈性勢能.然后根據功能關系求解.
(2)滑塊B返回做勻減速直線運動,根據動能定理列式求解即可.
解答:解:設B與A碰撞前速度為v0,由動能定理得:
(F-
F
4
))×4S=
1
2
×4m×v
 
2
0

解得:v0=
3FS
m

B與A在0點碰撞,設碰后共同速度為v1,由動量守恒得:
4mv0=(4m+m)v1
解得:v1=
4
5
v0
=
2
5
6FS
m

碰后B和A一起運動,當它們的共同速度減小為零時,彈簧的彈性勢能最大,設為Epm,則由能量守恒得:
Epm=FS+
1
2
×5m?
v
2
1

解得:Epm=
17
5
FS

(2)設AB回到O點時速度為v2
根據能量守恒得:
Ep=
1
2
?5m?v22         
根據動能定理有:
-
1
4
Fx=0-
1
2
mv22
聯立解得:x=
272
25
S

答:(1)彈簧的最大彈性勢能為
17
5
FS

(2)物塊B最終離O點的距離為
272
25
S
點評:本題考查了動量守恒與功能關系的綜合應用,注意把復雜的過程分解為多個小過程,同時A與B碰撞過程中有能量損失,這點也是很多同學容易忽視的.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)如圖所示,根據玻爾理論,①、②、③是氫原子發生的三種可能的躍遷,與它們對應的光譜線分別記為Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ.則下列光譜圖中,與上述光譜正確對應的是哪個圖?(圖下方標的數值表示以納米為單位的波長)

(2)如圖所示,EF為水平地面,0點左側是粗糙的,右側是光滑的,一輕質彈簧右端固定在墻壁上,左端與靜止在0點、質量為m的小物塊A連接,彈簧處于原長狀態.一質量為2m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開始向右運動,已知物塊B與地面EO段間的滑動摩擦力大小為
F5
,物塊B運動到O點與物塊A相碰并一起向右運動(設碰撞時間極短),運動到D點時撤去外力F.物塊B和物塊A可視為質點.已知CO=5L,OD=L.求:

①撤去外力后彈簧的最大彈性勢能?
②從D點返回后,物塊B從O點開始向左運動直到靜止所用的時間是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,EF為水平地面,O點左側是粗糙的、右側是光滑的.一輕質彈簧右端與墻壁固定,左端與靜止在O點質量為m的小物塊A連結,彈簧處于原長狀態.

質量為m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開始向右運動,已知物塊B與地面EO段間的滑動摩擦力大小為,物塊B運動到O點與物塊A相碰并一起向右運動(設碰撞時間極短),運動到D點時撤去外力F.已知CO=4s,OD=s.求撤去外力后:

(1)彈簧的最大彈性勢能;

(2)物塊B最終離O點的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,EF為水平地面,O點左側是粗糙的、右側是光滑的.一輕質彈簧右端與墻壁固定,左端與靜止在O點質量為m的小物塊A連結,彈簧處于原長狀態.

質量為m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開始向右運動,已知物塊B與地面EO段間的滑動摩擦力大小為,物塊B運動到O點與物塊A相碰并一起向右運動(設碰撞時間極短),運動到D點時撤去外力F.已知CO=4s,OD=s.求撤去外力后:

(1)彈簧的最大彈性勢能;

(2)物塊B最終離O點的距離.

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科目:高中物理 來源:河南省焦作市2010屆高三一模理綜物理部分 題型:計算題

(18分)如圖所示,EF為水平地面,O點左側是粗糙的、右側是光滑的。一輕質彈簧右端與墻壁固定,左端與靜止在O點質量為m的小物塊A連結,彈簧處于原長狀態。質量為m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開始向右運動,已知物塊B與地面EO段間的滑動摩擦力大小為,物塊B運動到O點與物塊A相碰并一起向右運動(設碰撞時間極短),A、B雖接觸而不粘連,當運動到D點時撤去外力F。已知CO長度為4SOD長度為S整個過程中彈簧都在其彈性限度內。求撤去外力后:

(1)彈簧的最大彈性勢能;
(2)物塊B最終離O點的距離。

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