| 能量守恒定律 题目答案及解析

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选修3-3

第十章 热力学定律

10.3 热力学第一定律 能量守恒定律

能量守恒定律

如图所示,有三个小球$A$$B$$C$静止在光滑水平面上,$B$$C$之间用轻弹簧连接,三个小球处于同一直线上。使$A$以速度$v_{0}$向右运动,与$B$发生正碰后反弹,反弹的速度大小为$\dfrac{1}{3}v_{0}$。已知$A$$B$碰撞时间极短,小球$A$$B$$C$的质量分别为$m$$2m$$2m$,弹簧始终在弹性限度内。求:

$A$$B$碰撞后瞬间,$B$的速度大小;

[["

$\\dfrac{2}{3}v_{0}$

"]]

$A$$B$碰撞过程中动量守恒,规定水平向右为正方向,则

$mv_{0}=2mv_{{B}}-\dfrac{1}{3}mv_{0}$        

解得$v_{{B}}=\dfrac{2}{3}v_{0}$

弹簧压缩量最大时,弹簧的弹性势能。

[["

$\\dfrac{2}{9}mv_{0}^{2}$

"]]

$B$$C$共速时,弹簧的压缩量最大,由动量守恒定律得$2mv_{B}=4mv$

由能量守恒定律得$\dfrac{1}{2} \times 2mv_{{B}}^{2}=\dfrac{1}{2} \times 4mv^{2}+E_{\rm{p}}$        

解得$E_{\rm{p}}=\dfrac{2}{9}mv_{0}^{2}$

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