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如下图所示,轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内.小...

如下图所示,轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内.小物块位于框架中心位置时弹簧处于自由长度.现设框架与小物块以共同速度v沿光滑水平面向左匀速滑动.
(1)若框架与墙壁发生碰撞后速度为零,但与墙壁不粘连,求框架脱离墙壁后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值.
(2)若框架与墙壁发生碰撞以一定速度反弹,在以后过程中弹簧的最大弹性势能为manfen5.com 满分网,求框架与墙壁碰撞时损失的机械能△E1
(3)在(2)情形下试判定框架与墙壁能否发生第二次碰撞?若不能,说明理由.若能,试求出第二次碰撞时损失的机械能△E2.(设框架与墙壁每次碰撞前后速度大小之比不变)

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(1)框架与墙壁碰撞后,物块以v压缩弹簧,后又返回,由机械能守恒可知,碰后速度仍为v方向向右. 设弹簧有最大势能时共同速度为v,根据动量守恒定律和能量守恒定律列式即可求解; (2)设框架反弹速度为v1、最大势能时共同速度为v,则由动量、能量守恒定律即可求解v1、和v,从而求解损失量; (3)由(2)知第一次碰后反弹后,二者总动量为零,故当弹簧再次伸展后仍可继续与墙壁相撞,并以v1的速度与墙壁相撞,根据速度的比值关系求得碰后速度即可求解机械能损失量. 【解析】 (1)框架与墙壁碰撞后,物块以V压缩弹簧,后又返回, 当返回原位时框架开始离开,由机械能守恒知,此时物块速度是v方向向右. 设弹簧有最大势能时共同速度为v,由动量守恒定律知:mv=4mv, 由能量守恒定律mv2=×4mv2+EPx, 解得:EPX=mv2;                                            (2)设框架反弹速度为v1,最大势能时共同速度为v,则 由动量、能量守恒定律得 3mv1-mv=4mv, ×3mv12+mv2=×4mv′2+mv2, 解得:v1=,v1′=-v(舍去), 代入解得:v′=0, △E1=×3mv2-×3mv12=mv2, (3)由(2)知第一次碰后反弹后,二者总动量为零,故当弹簧再次伸展后仍可继续与墙壁相撞,并以V1=速度与墙壁相撞,由题意知, =,所以v2=, 故△E2=×3m-×3m=mv2, 答:(1)弹簧弹性势能的最大值为mv2; (3)框架与墙壁碰撞时损失的机械能为mv2; (4)能,第二次碰撞时损失的机械能为mv2.
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考点分析:
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(1)电流表内阻的测量值Rg=______Ω;
(2)将该表改装成量程为3V的电压表,需______(选填“串联”或“并联”)一个阻值R=______Ω   的电阻箱;
(3)若要把改装好的电压表与标准电压表进行校对,请在下图的(乙)图中完成实物连接图,要求连线不得交叉.
(4)如果改装后的电压表的读数始终略偏小,则应该在电阻箱Ro两端______ (填“串联”或“并联”)一个______(填“大电阻”或“小电阻”).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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