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1.(多选)(2024·广东金山中学期中)如图所示,物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧,整个系统静止放在光滑水平地面上,其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触。现解除对弹簧的锁定,对A、B与弹簧组成的系统分析正确的是( )
A.在A离开挡板前,A、B与弹簧组成的系统动量守恒
B.在A离开挡板后,A、B与弹簧组成的系统机械能守恒
C.在A离开挡板后,A、B与弹簧组成的系统动量守恒
D.在A离开挡板后的运动过程,弹簧弹性势能最大时A、B速度相等
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解析:在A离开挡板前,由于挡板对A有作用力,所以系统所受的合外力不为零,系统动量不守恒;挡板对A不做功,只有弹簧的弹力对B做功,所以系统机械能守恒,故A错误。
A离开挡板后,A、B的运动过程中,系统的合外力为零,系统的动量守恒,只有弹簧的弹力做功,所以系统机械能守恒,故B、C正确。
在A离开挡板后的运动过程,B向右减速,A向右加速,两者间距增大,弹簧的弹性势能增大,两者速度相等后,B向右继续减速,A向右继续加速,两者间距减小,弹簧的弹性势能减小,所以A、B速度相等,弹簧弹性势能最大,故D正确。
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物体A与弹簧接触后做减速运动,B做加速运动,弹簧压缩量增大,弹簧弹力变大,B的加速度变大,当A、B两物体速度相等时弹簧压缩量最大,然后弹簧逐渐恢复原长,弹簧弹力减小,B的加速度减小,B继续做加速运动,则整个过程B先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动,故D正确。
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3.(2024·江苏南京统考期中)如图所示,滑块B放置在光滑的水平面上,其光滑圆弧曲面的圆心角小于90°,曲面最低点与水平面相切,小球A以某一水平初速度v0冲向B,则( )
A.A、B相互作用过程中,A、B组成的系统动量守恒
B.A、B相互作用过程中,A的机械能守恒
C.A的初速度达到一定数值就可以越过B
D.A的初速度无论多大都不能越过B
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解析:A、B相互作用过程中,A、B组成的系统合外力不为零,A、B组成的系统动量不守恒,故A错误;
A、B相互作用过程中,只有重力做功,A、B组成的系统机械能守恒,由于B的机械能增大,故A的机械能减小,故B错误;
若圆弧曲面圆心角为90°,且小球A能到达圆弧面最高点,则由水平方向动量守恒知,此时水平方向小球A与滑块共速,在共速前vAx>vB,在题图所示θ<90°的弧面最高点,小球A相对斜面做斜上抛运动,越过B,故C正确,D错误。
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4.(2024·贵州六盘水阶段练)如图所示,水平面上有质量分别为m1=3 kg、m2=1 kg的小车A、B,小车A的右端水平连接一根轻弹簧,两者以大小v0=6 m/s的初速度相向运动。不计摩擦,不计相互作用过程中机械能的损失,求:
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(1)当小车B的速度大小为3 m/s,方向水平向左时,小车A的速度v1;
解析:规定向右为正方向,由动量守恒定律得
m1v0-m2v0=-m2v2+m1v1
解得小车A的速度v1=5 m/s,方向水平向右。
答案:5 m/s,水平向右
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(2)小车A和B相互作用过程中,弹簧获得的最大弹性势能Epm。
答案:54 J
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5.如图所示,半径为R的光滑圆环轨道与高为10R的光滑斜面安置在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上有一轻质弹簧被两小球a、b夹住(不连接)处于静止状态,今同时释放两个小球,a球恰好能通过圆环轨道最高点A,b球恰好能到达斜面最高点B,已知a球质量为m。求:
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(1)离开弹簧时a、b的速度大小;
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(2)释放小球前弹簧具有的弹性势能。
答案:7.5mgR
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6.(2024·河南遂平一中期中)如图所示,半径均为R、质量均为M的四分之一光滑圆弧体A、B静止在光滑的水平面上,圆弧面在最低点和水平面相切。一个质量为m的小球从圆弧体A的最高点由静止释放,已知M=3m,重力加速度大小为g。
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(1)求小球冲上圆弧体B后上升的最大高度h。
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(2)通过计算判断小球从圆弧体B滑离后能否追上圆弧体A。
答案:能,计算过程见解析
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