复习练案7 第一部分 专题二 第6讲 能量守恒、功能关系-【衡中学案】2025年高考物理二轮总复习练案
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内容正文:
复习练案[7]第一部分 专题二 第6讲 能量守恒、功能关系
A组·基础练
C.a到和到c机械能保持不变
D.a到c的运动总时间为2.
1.(2024·浙江卷)如图所
4.(多选)(2024·湖南常德一模)2023年
示,质量为m的足球从
水平地面上位置1被踢
9月21日,“天宫课堂”第四课在中国
出后落在位置3,在空中
空间站正式开讲,神舟十六号航天员景
达到最高点2的高度为h,则足球
海鹏、朱杨柱、桂海潮进行授课,这是中
A.从1到2动能减少mgh
国航天员首次在梦天实验舱内进行授
B.从1到2重力势能增加mgh
课。在天宫课堂上,航天员老师在太空
C. 从2到3动能增加mgh
实验室中做如图所示的实验。一根长
为乙的不可伸长的轻绳,一端固定于0
D.从2到3机械能不变
点,另一端系一质量为m的小球(可视
2.(2024·广东佛山一模)如图甲为一款网红魔术玩
为质点)。开始时,小球位于位置M
具--磁力“永动机”,小钢球放入漏斗后从中间小
洞落人下面的孤形金属轨道,然后从轨道另一端抛出
再次回到漏斗,由此循环往复形成“永动”的效果
到一瞬时冲量后以初速度v。垂直于0M向右运动,
其原理如图乙所示,金属轨道与底座内隐藏的电源相
设在以后的运动中小球到达位置V.此时小球的速度
连,轨道下方藏有永磁铁。当如图乙永磁铁N极朝
方向与绳垂直,则小球从M运动到N的过程中,下列
说法正确的是
上放置,小钢球逆时针“永动”时,下列分析正确的是
)
)
A.小球的机械能守恒
B.轻绳对小球做功不为零
C. 小球始终做匀速圆周运动
5.(2024·全国卷)如图,一光滑大
圆环固定在竖直平面内,质量为
m的小环套在大圆环上,小环从
0
静止开始由大圆环顶端经0点
自由下滑至其底部,0为竖直线
图
图乙
与大圆环的切点。则小环下滑
A. 小球运动的过程中机械能守恒
过程中对大圆环的作用力大小
A.在0点最大
B.该磁力“永动机”的物理原理是电磁感应
B.在0点最小
C.先减小后增大
D.先增大后减小
C.轨道a应接电源的正极,轨道b应接电源的负极
6.(2024·山东淄博一模)图甲是淄博市科技馆的一件
D.电源如何接都不影响“永动”的效果
名为“最速降线”的展品,在高度差一定的不同光滑
3.(2024·浙江温州一模)图甲为某游乐场的水滑梯
轨道中,小球滚下用时最短的轨道叫作最速降线轨
其简化模型如图乙所示。一质量为n的小朋友从
道。取其中的“最速降线”轨道I和直线轨道II进行
点沿轨道经b点滑到最低c点,已知ab、bc间高度差
研究,如图乙所示,两轨道的起点M高度相同,终点
均为h。则小朋友
__
7
V高度也相同,轨道I的末端与水平面相切于N点。
若将两个相同的小球a和b分别放在1、I两轨道的
起点M,同时由静止释放,发现在I轨道上的小球a
先到达终点。下列描述两球速率v与时间1、速率平
方与下滑高度h的关系图像可能正确的是(
7777777777777777777777
乙
A.a到久和么到c动能增加量一定相回
B.a到b和b到c重力势能减少量一定相同
-188-
行
9.(多选)(2024·云南昆明模拟)如图所示,小滑块P
0的质量分别为3m、m.P、0间通过轻质较链用长为
L.的刚性轻杆连接,0套在固定的水平横杆上,P和竖
直放置的轻弹上端相连,轻弹策下端固定在水平横
杆上。当轻杆与竖直方向的夹角a=30{}时,弹策处
B
于原长状态,此时,将P由静止释放,P下降到最低点
时a=60*。整个运动过程中P、0始终在同一竖直平
面内,滑块P始终没有离开竖直墙壁,弹篱始终在弹
性限度内。忽略一切摩擦,重力加速度为g,在P下
降的过程中
C
)
0
#xx
C
D
7.(2024·安徽滁州二模)我国已拥有“蛟龙”号、“深淘
勇士”号、“奋斗者”号三台深海载人潜水器。某次潜
水器由静止开始竖直下潜,下潜过程中受到的阻力与
它下潜的速度大小成正比,下列关于潜水器的速度一
时间图像(v-7)、重力势能-时间图像(E。-1)、机械
能一位移图像(E-x)和动能-位移图像(E。-x),可
能正确的是
(
)
A.P.0组成的系统机械能不守恒
B. 下滑过程中,两个滑块的速度大小始终一样
C.P和弹箸组成的系统机械能最小时,0受到水平横
杆的支持力大小等于mg
D.弹弹性势能的最大值为2(3-1)mgl
10.(多选)(2024·贵州遵义三模)如图甲所示,工人沿
倾角为a=10的斜坡向上推动平板车,将一质量为
10kg的货物运送到斜坡上某处,货物与小车之间始
D
终没有发生相对滑动。若平板车板面始终水平,则
B组·综合练
货物的动能E.随位移x的变化图像如乙所示,已
知:sin10*=0.17.cos10*=0.98.g取10m/s.则$
8.(多选)(2024·山东聊城三模)如图甲所示,半径R
(
=0.4m的光滑圆孤轨道固定在竖直平面内,轨道的
+F/1
一个端点B和圆心0的连线与水平方向间的夹角6
=30*.另一端点D与圆心0等高,点C为轨道的最
低点。质量n=1kg的物块(可视为质点)从空中A
点以速度。水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方
4m
甲
向进入轨道,物块进入轨道后开始计时,轨道受到的
乙
压力F随时间!的关系如图乙所示,重力加速度g取
。
A. 货物在0~2m的过程中,重力势能增加34
10m/s?,则
)
_
B.货物在0~2m的过程中,克服摩擦力做功
C.货物在2~4m的过程中,用时为v10;
A
.FN
F
D.货物在2~4m的过程中,机械能一直增大
B
11.(2024·湖南长沙模拟)如图所示,光滑曲面AB与
7#
C..0
水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光
定
0.8751.675
滑、半径为r的-细圆管CD,管口D端正下方直立
一根劲度系数为k的轻弹策,轻弹一端固定,另一
图
图乙
端恰好与管口D端平齐。质量为n的滑块在曲面
A.物块从D点离开轨道时速度大小为4m/s
上距BC的高度为2r处从静止开始下滑,滑块与BC
B.F.大小为70N
间的动摩擦因数n=
C.r的大小为2m/s
D.物块在AC段运动过程中重力的瞬时功率一直
好无作用力,通过CD后压缩弹策,在压缩弹策过程
增大
中滑块速度最大为v.试求:
一189一
13.如图(a).一倾角37*的固定斜面的AB段粗糙,BC
段光滑。斜面上一轻质弹策的一端固定在底端C
处,弹的原长与BC长度相同。一小滑块在沿斜
面向下的拉力7作用下,由A处从静止开始下滑,当
滑块第一次到达B点时撤去T。T随滑块沿斜面下
滑的位移x的变化关系如图(b)所示。已知AB段
长度为2m,滑块质量为2kg.滑块与斜面AB段的
动摩擦因数为0.5.弹策始终在弹性限度内,重力加
速度大小取10m/s},sin37*=0.6。求;
7#
(1)滑块到达B点时的速度大小;
TTN
(2)水平面BC的长度x;
(3)在压缩弹策过程中当滑块的速度最大时弹策的
弹性势能E。
&)
2xm
a)
(1)当拉力为10N时,滑块的加速度大小;
(2)滑块第一次到达B点时的动能;
(3)滑块第一次在B点与弹箭脱离后,沿斜面上滑
的最大距离。
12.(2024·江苏泰州
1
一模)如图所示,一
半径r-3m的四
3
分之一光滑圆孤轨i
道与一水平固定平台相连,现用一轻绳将质量n=
1k的小球(视为质点)跨过光滑轻质定滑轮与平
台上木板MN相连,木板与滑轮间轻绳处于水平,木
板有三分之一长度伸出平台,其与平台的动摩擦因
数n=0.2。小球位于圆狐轨道上的A点,AC长也
为r.CM足够长。g取10m/s2,最大静摩擦力等于
滑动摩擦力(结果可保留根号)。
(门)若小球,本板恰能在图示位置保持静止,求木板
质量M;
(2)若木板质量M'=m,从图示位置由静止释放时
木板的加速度大小为a.=1m/s3,求此时绳中
的张力F和小球的加速度a,的大小;
(3)接第(2)问,求小球从A点运动到B点过程中
绳子拉力对小球所做的功W。联立解得从(点运动至0点过程中合外力对运动员
做的功为C合$%+" N$
复习练案%<&
/组%基础练
"%#!由足球的运动轨迹可知!足球在空中运动时一定受
到空气阻力作用!则从" 到1 重力势能增加!";!则"
到1动能减少量大于!";!/错误!#正确#从1到%由
于空气阻力作用!则机械能减小!重力势能减小!";!则
动能增加小于!";!*%0错误"
1%*!小球运动的过程中有磁场力做功!机械能不守恒!
故/错误#该磁力+永动机,的物理原理是通电导体在
磁场中受力的作用!故#错误#小钢球逆时针+永动,
时!应受向右的安培力!根据左手定则可知通过小球电
流的方向从轨道9到轨道L!所以轨道9应接电源的正
极!轨道L应接电源的负极!故*正确#电源反接后改变
安培力的方向!影响+永动,!故0错误"
%%#!9到L和L到K过程!虽然下降高度相同!重力做功
相同!但摩擦力做功关系不明确!因此无法确定两个过
程中合外力做功关系!由C合$!3I 可知!其两个过程
动能的增加量不一定相同!故/项错误#9到L和L到K
过程!下降高度相同!重力做功相同!由重力做功与重力
势能的关系有!"; $>
!
3
G
!由于两过程重力做功相
同!所以重力势能减少量相同!故#项正确#9到L和L
到K过程中!由于存在摩擦力做功!所以机械能减小!故
*项错误#若9到K做自由落体运动!则有1; $"
1
"8
1
!
解得8$1槡;" !由于9到K过程的运动并不是自由落
体运动!所以其运动时间一定比从9处开始做自由落体
运动所需时间长!即时间大于1槡;" !故0项错误"
4%#0!因空间站内的物体都处于完全失重状态!小球以
初速度7
&
先向右做匀速直线运动至轻绳恰好伸直!轻
绳在绷紧瞬间产生拉力!使小球沿绳方向的速度立刻
减为零!只剩下垂直于绳方向的速度分量7
0
!即此时小
球的机械能有损失!之后小球绕+点以速度大小7
0
做
半径为2的匀速圆周运动!故/%*错误#因小球在,点
时已做匀速圆周运动!其速度大小为7
0
$7
&
.23
!
又
.23
!
$
*
2
$
"
4
故7
0
$
7
&
4
!因轻绳在细紧瞬间造成小球
机械能的损失!故轻绳对小球做功不为零!故#%0
正确"
9%*!方法一&分析法'$设大圆环半
径为6!小环在大圆环上某处&?
点'与圆环的作用力恰好为零!如
图所示
设图中夹角为
!
!从大圆环顶端到
?点过程!根据机械能守恒定律
!"6&" >,-.
!
' $
"
1
!7
1
在?点!根据牛顿第二定律
!",-.
!
$!
7
1
6
联立解得,-.
!
$
1
%
从大圆环顶端到?点过程!小环速度较小!小环重力沿
着大圆环圆心方向的分力大于小环所需的向心力!所
以大圆环对小环的弹力背离圆心!不断减小!从?点到
最低点过程!小环速度变大!小环重力和大圆环对小环
的弹力合力提供向心力!所以大圆环对小环的弹力逐
渐变大!根据牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大
圆环的作用力大小先减小后增大"
方法二&数学法'$设大圆环半径为6!小环在大圆环上
某处时!设该处与圆心的连线与竖直向上的夹角为
!
&&
)!)"
'!根据机械能守恒定律
!"6&" >,-.
!
' $
"
1
!7
1
&&
)!)"
'
在该处根据牛顿第二定律
&6!",-.
!
$!
7
1
6
&&
)!)"
'
联立可得&$1!" >%!",-.
!
则大圆环对小环作用力的大小
R&R$R1!" >%!",-.
!
R
根据数学知识可知R&R的大小在,-.
!
$
1
%
时最小!结合
牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大圆环的作用力
大小先减小后增大" 故选*"
@%/!根据机械能守恒可得!"B$"
1
!7
1 可得小球9和L
到达轨道底端的速度大小均为7$ 1槡"B!小球L沿直
线轨道
3
做匀加速直线运动!其7>8图像为一条倾斜
直线!小球9沿+最速降线,轨道
2
运动过程!加速度逐
渐减小!则其7>8图像的切线斜率逐渐减小!且小球9
所用时间小于小球L所用时间!故/正确!#错误#根据
机械能守恒可得!"; $"
1
!7
1
!可得小球9和L下滑过
程速率平方71 与下滑高度;的关系为71 $1";可知小
球9和L的71 >;图像均为一条过原点的倾斜直线!故
*%0错误"
<%0!下潜过程中受到的阻力与它下潜的速度大小成正
比!则:$#7!下潜过程中!由牛顿第二定律得!" >#7$
!9!解得9 $" >#7
!
可知下潜过程中潜水器做加速度减
小的加速运动!故/错误#潜水器下潜过程中!重力势
能3
G
$!"&B>;' $!"B>!"; $3
G&
>!" A
"
1
98
1
!所
以下潜过程中重力势能越来越小!3
G
>8图像的斜率越
来越小!故#错误#潜水器下潜中的机械能3$3
&
>
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("*!(
$3
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>#7$!所以下潜过程中机械能减小!3>$图像的
斜率越来越大!故*错误#潜水器下潜过程中的动能3
I
$&!" >:'$$&!" >#7'$!所以潜水器下潜过程中!动
能先增大!当阻力与重力大小相等时大小不变!增大过
程中3
I
>$图像斜率越来越小!故0正确"
#组%综合练
+%/#!由图像可知!物块从轨道=点飞出轨道到再次回
到=点的时间为8$"%@<9 .>&D+<9 .$&D+ .!则物块从
=点离开轨道时速度大小为7
=
$"
8
1
$4 )(.!选项/
正确#从>到=由机械能守恒可知"
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!"6!在>点时压力最大!则由&
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>!" $!
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!解得&
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$<& '!选项#正确#从0到=由机械能守恒可知
"
1
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0
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6!"6.23 %&:$
"
1
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=
1
!解得7
0 槡$1 % )(.则7&
$7
0 槡.23 %&:$ % )(.!选项*错误#根据?-$!"7<可知!
物块在(点时竖直速度为零!则重力的瞬时功率为零#
在>点时竖直速度为零!则重力的瞬时功率也为零!可
知物块在(>段运动过程中重力的瞬时功率先增大后
减小!选项0错误" 故选/#"
;%/*!由于不计一切摩擦!所以E%W和弹簧三者组成的
系统机械能守恒!但E%W组成的系统机械能不守恒!故
/正确#初始时E%W的速度均为零!在E下降的过程
中!W一直沿着杆向左运动!E下降至最低点时!E的速
度为零!W速度也为零!但由速度的合成与分解可知E%
W的速度大小不是始终一样!故#错误#经分析可知!E
和弹簧组成的系统机械能最小时!W的机械能最大!即
W的动能最大!速度最大!轻杆对W的作用力为零!水
平横杆对W的支持力大小等于W的重力!"!故*正
确#E下降至最低点时!弹簧弹性势能最大!此时E%W的
速度都为零!由于E%W和弹簧三者组成的系统机械能
守恒!故此时弹簧弹性势能等于系统减少的重力势能!
即3
G
$%!"2&,-.%&:>,-.@&:' $
%
1
&槡% >"'!"2!故0
错误" 故选/*"
"&%/*0!货物在& ?1 )的过程中!克服重力做功等于货
物重力势能增加!则
!
3
G
$!"$
"
.23
$
$"& A"& A1 A
&%"< N$%4 N!选项/正确#货物在& ?1 )的过程中!
动能增加!货物沿斜面做加速运动!则加速度沿斜面向
上!则摩擦力对货物做正功!选项#错误#1 )末的速
度为7$ 13I槡! $ 1 A+槡"& )(.$ "%槡@ )(.!货物在1 ?
4 )的过程中的合外力&$!3I
$
$
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1
'$4 '!加速度
为9 $&
!
$&%4 )(.
1
!根据7$98!可知用时为8$7
9
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槡"& .!选项*正确#货物在1 ?4 )的过程中!重力势
能与动能之和为3$!"
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$' $"<
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$' $"%
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$6+&N'则随
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$增加!机械能一直
增大!选项0正确" 故选/*0"
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!1"滑块进入管口>端时与圆管恰好无作用力%重力
提供向心力%由牛顿第二定律有!" $!7>
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滑块从(到>过程%根据动能定理可得!"'1@>
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和弹力平衡%则有!" $#$
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以此位置为重力势能的零势能点%则根据系统机械能
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%滑块受斜面的支持力
大小为&
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%拉力为"& '时滑块
的加速度大小为9$ 由牛顿第二定律和滑动摩擦力公
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式并代入题给数据得9 $< )(.1$ !
&
!1"设滑块在(0段运动的过程中拉力所做的功为C%
由功的定义有C$'
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式中'
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1
分别对应滑块下滑过程中两阶段所
受的拉力及相应的位移大小$
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设滑块第一次到达0点时的动能为3
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%由动能定理有
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1
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I
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(
联立
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式并代入题给数据得3
I
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!%"由机械能守恒定律可知%滑块第二次到达0点时%
动能仍为3
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$ 设滑块离0点的最大距离为E
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%由动
能定理有>!!".23
!
6&
5
"E
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I
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联立
$%)*
式并代入题给数据得E
)8H
$"%% )$
复习练案%+&
/组%基础练
"%#*!由于两小球碰撞过程中机械能守恒!可知两小球
碰撞过程是弹性碰撞!由于两小球质量相等!故碰撞后
两小球交换速度!即7
X
$&!7
'
$7!碰后小球'做平抛运
动!在水平方向做匀速直线运动!即水平地面上的垂直
投影的运动速度大小等于7#在竖直方向上做自由落体
运动!即竖直地面上的垂直投影的运动是匀加速运动"
故选#*"
1%/0!做匀速圆周运动的物体速度大小不变!故动能不
变!故/正确#做匀速圆周运动的物体速度方向时刻在
改变!故动量不守恒!故#错误#做匀速圆周运动的物
体加速度大小不变!方向时刻在改变!故*错误#做匀
速圆周运动的物体所受的合外力一定指向圆心!故0
正确" 故选/0"
%%#0!根据&>
"
!" $!9可得9 $"
!
&>
"
"!因!甲B
!乙!故9甲C9乙!则任意时刻甲的速度大小比乙的小!/
错误#!甲B!乙!又"甲$"乙!则:甲B:乙!故甲和乙组成的
系统所受合外力向左!合外力的冲量方向向左!即甲的
动量大小比乙的小!#%0正确!*错误"
4%0!设芭蕉叶的面积为D!8时间内落到芭蕉叶上面雨滴
的质量!$
&
78D#根据题意有一半的雨滴向四周散开!设
竖直向上为正方向!根据动量定理可知&
"
8$
"
1
!A
7
%
(> >"
1
)!7 !另一半则留在叶面上!根据动量定理&18
($& > >"
1
)!7 !根据压强定义式I$&
D
$
&
"
6&
1
D
!联
立解得I$<&7
1
@
!故选0"
9%/!毽子上升过程!" 6#7$!9上!下降过程!" >#7$
!9下!因刚离开脚时速度最大!则加速度最大!选项/正
确#动量变化率等于毽子受到的合外力!因上升过程合
外力减小!下降过程中合外力也减小!则动量变化率逐
渐减小!选项#错误#因上升的平均加速度大于下降的
平均加速度!根据; $"
1
98
1 可知!上升的时间小于下降
的时间!选项*错误#根据1
-
$!"8可知!重力的冲量上
升过程小于下降过程!选项0错误"
@%#0!取向右为正方向!滑块"和滑块1组成的系统的
初动量为I
"
$!7
"
$" A&%4& IF*)(.$&D4& IF*)(.!
碰撞后的动量为I
1
$1!7
1
$1 A" A&%11 IF*)(.$
&D44 IF*)(.!I
"
+
I
1
!则滑块的碰撞过程动量不守恒!
故/错误#对滑块"!取向右为正方向!则有1
"
$!7
1
>
!7
"
$" A&%11 IF* )(.>" A&%4& IF* )(.$
>&%"+ IF*)(.!负号表示方向水平向左!故#正确#对
滑块1!取向右为正方向!则有1
1
$!7
1
$" A&%11 IF*
)(.$&%11 IF*)(.!故*错误#对滑块1!根据动量定
理有&
!
8$1
1
!解得&$9%9 '!则滑块1受到滑块"的
平均作用力大小为9%9 '!故0正确"
<%/*!子弹射入/的过程时间极短!根据动量守恒定律
可得"
4
!7
& ($ "
4
!6
%
4
)! 7!解得7$"
4
7
&
!/正确!#
错误#对子弹%木块/%#和弹簧组成的系统!三者速度
相等时弹簧被压缩到最短" 压缩弹簧最短时!/与#具
有共同的速度!根据动量守恒定律有"
4
!7
& ($ "
4
!6
%
4
!6 )! 7"!此时弹簧的弹性势能为3G!由能量守恒定
律得"
1
(A "
4
!6
%
4
)! 71 $"
1
(A "
4
!6
%
4
!6 )! 7" 1
63
G
!解得3
G
$
"
@4
!7
&
1
!*正确!0错误"
#组%综合练
+%/*!小球在空中做平抛运动!则&%<12 $"
1
"8
1
!2 $7
&
8
解得小球/抛出时的初速度大小为7
&
$
9
@
槡"2!故/
正确!#错误#小球/落地后!当两小球共速时!弹簧的
弹性势能最大!
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根据系统动量守恒以及能量守恒可得
(&*!(
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