如图所示,放置在水平地面上的木板B的左端固定一轻弹簧,弹簧右端与物块A相连.已知A、B质量相等,二者处于静止状态,且所有接触面均光滑.现设法使物块A以一定的初速度沿木板B向右
如图所示,放置在水平地面上的木板B的左端固定一轻弹簧,弹簧右端与物块A相连.已知A、B质量相等,二者处于静止状态,且所有接触面均光滑.现设法使物块A以一定的初速度沿木板B向右运动,在此后的运动过程中弹簧始终处在弹性限度内,且物块A始终在木板B上.下列说法中正确的是( )
A. 物块A的加速度先减小后增大
B. 物块A的速度最大时弹簧的弹性势能最大
C. 木板B的速度最大时弹簧最长
D. 木板B的速度最大时物块A的速度为零
开始时弹簧的伸长量比较小,则F比较小,A做减速运动,B做加速运动,当弹簧伸长至最长时,二者的速度相等;此后A继续减速,B继续加速,弹簧开始收缩.根据动量守恒定律:mv0=mv1+mv2,和机械能守恒可知,当弹簧的长度恰好等于原长时,B的速度最大;此后弹簧进行压缩,A的速度开始增大,B的速度开始减小.
A、对A、B在水平方向受力分析可知,A与B在水平方向受到的外力为0,都受到弹簧的弹力,设F为弹簧的弹力;
当加速度大小相同为a时,对A有:ma=F=kx,A的加速度与弹簧的形变量成正比,由于弹簧先伸长,后又压缩,所以弹簧对A的作用力先增大,后减小,则A的加速度先增大,后减小.故A错误;
B、由开始时的分析可知,当当弹簧伸长至最长时,二者的速度相等,此时的弹性势能最大,此时A的速度不是最大.故B错误;
C、由于A、B质量相等,当弹簧的长度恰好等于原长时,B的速度最大,故C错误;
D、当弹簧的长度恰好等于原长时,B的速度最大,设A、B的速度分别是:v1,v2,选择向右为正方向,则根据动量守恒定律得:mv0=mv1+mv2
根据机械能守恒得:
1 |
2 |
v | 2 0 |
1 |
2 |
v | 2 1 |
1 |
2 |
v | 2 2 |
联立可得:v1=0,v2=v0.故D正确.
故选:D
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