题文
如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视作质点,质量均为m,Q与轻质弹簧相连.设Q静止,P以某一初速度v0向Q运动并与弹簧发生碰撞,在压缩弹簧的整个碰撞过程中,求:
(1)当弹簧压缩最短时Q的速度为多大?
(2)弹簧具有的最大弹性势能等于多少?
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)P、Q通过弹簧发生碰撞,当两滑块速度相等时,弹簧压缩到最短,弹性势能最大,设此时共同速度为v,对P、Q(包括弹簧)组成的系统,由动量守恒定律有:
mv0=(m+m)v
解得:v=mm+mv0=12v0
(2)在压缩弹簧的过程中,系统中只有弹簧弹力做功,系统满足机械能守恒条件即系统机械能守恒
所以弹簧增加的弹性势能等于系统减少的动能
即:Epm=12mv02-12(m+m)v2
代入v=v02可得:
Epm=14mv02
答:(1)当弹簧压缩最短时Q的速度为v02
(2)弹簧具有的最大弹性势能等于14mv20.
解析
mm+m
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P和.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。
动量守恒定律
动量守恒定律:
1、内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2、表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
3、动量守恒定律成立的条件:
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零;
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计;
③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”:
①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。
动量守恒定律与机械能守恒定律的比较:
系统动量守恒的判断方法:
方法一:南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下:
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析,分清哪些是内力,哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零,或内力是否远大于外力,从而判断系统的动量是否守恒。
方法二:南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下:
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析,确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况,进而判定系统的动量是否守恒。






