1.(多选)光滑水平地面上的三个小球、、的质量均为,小球、与轻弹簧相连且静止,小球以速度冲向小球b,与之相碰并粘在一起运动。在整个运动过程中,下列说法正确的是( )
A.三个小球与弹簧组成的系统动量守恒,机械能不守恒
B.三个小球与弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒
C.当小球、速度相同时,弹簧弹性势能最大
D.当弹簧第一次恢复原长时,小球的速度一定最大,小球此时的速度方向一定水平向左
答案:1. ;
解析:在整个运动过程中,三个小球与弹簧组成的系统所受的合外力为零,系统动量守恒,与b碰撞的过程中系统机械能减小,正确,错误;当小球、速度相同时,弹簧的形变量最大,弹性势能最大,正确;当弹簧第一次恢复原长时,小球的动能一定最大,因为小球、的总质量大于小球的质量,根据动量守恒和机械能守恒分析可知,小球、的粘合体不会“反弹”,小球b的速度方向一定向右,错误。
2.如图所示,在光滑水平桌面上有质量为的小球和质量为的小球,、之间压缩一轻弹簧(轻弹簧与两小球不拴接),桌面边缘处放置一质量也为的橡皮泥球,在处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道。释放被压缩的轻弹簧,、两小球被轻弹簧弹出,小球与弹簧分离后进入半圆形轨道,恰好能够通过半圆形轨道的最高点;小球与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球碰撞后合为一体飞出,落在水平地面上的点。已知水平桌面高为,点到桌面边缘的水平距离为,重力加速度为,求:
(1)小球经过半圆形轨道最低点时对轨道的压力大小;
(2)小球与橡皮泥球碰撞前瞬间的速度大小;
(3)被压缩的轻弹簧的弹性势能。
答案:2.(1)(2)(3)
解析:(1)小球恰好能通过半圆形轨道的最高点
则有,解得
对于小球,从,由动能定理有
解得
在点有
解得
由牛顿第三定律有
(2)设与做平抛运动的初速度大小为,所用时间为
根据,得,根据,得
碰撞前后和组成的系统动量守恒
则有
解得
(3)、和弹簧组成的系统动量守恒
则有
解得
对、和弹簧组成的系统,由能量守恒定律有
解得