1.如图所示,静止在光滑水平面上的木板A,右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连,木板质量M=3 kg。质量m=1 kg的铁块B以水平速度v0=4 m/s从木板的左端沿板面向右滑行,压缩弹簧后又被弹回,最后恰好停在木板的左端。在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为( )
A.3 J B.4 J
C.6 J D.20 J
答案 A
解析 设铁块与木板共速时速度大小为v,铁块相对木板向右运动的最大距离为L,铁块与木板之间的摩擦力大小为f。铁块压缩弹簧使弹簧最短时,由能量守恒定律可得mv=fL+(M+m)v2+Ep,由动量守恒定律得mv0=(M+m)v。从铁块开始运动到最后停在木板左端过程,由能量守恒定律得mv=2fL+(M+m)v2。联立解得Ep=3 J,故A正确。
2. (2019·湖南六校联考)如图所示,质量为m的均匀木块静止在光滑水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同步枪和子弹的射手。首先左侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d1,然后右侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d2。设子弹均未射穿木块,且两颗子弹与木块之间的作用力大小均相同。当两颗子弹均相对于木块静止时,下列判断正确的是( )
A.木块静止,d1=d2 B.木块向右运动,d1<d2
C.木块静止,d1<d2 D.木块向左运动,d1=d2
答案 C
解析 把木块和打入的两颗子弹看成一个系统,规定水平向右为正方向,由动量守恒定律可得:m弹v弹+0-m弹v弹=(2m弹+m)v共,解得v共=0。开枪前后系统损失的机械能等于子弹射入木块时克服阻力所做的功,左侧射手开枪后,右侧射手开枪前,把左侧射手开枪打出的子弹和木块看做一个系统,设子弹射入木块时受到的平均阻力大小为f,则由动量守恒定律有:m弹v弹+0=(m弹+m)v共′,则v共′=v弹,左侧射手射出的子弹射入木块中时,该子弹和木块组成的系统损失的机械能ΔE1=m弹v-(m弹+m)v共′2=fd1,右侧射手开枪打出的子弹射入木块时,则有-m弹v弹+(m弹+m)v共′=(2m弹+m)v共,系统损失的机械能ΔE2=m弹v+(m弹+m)v共′2-0=fd2,ΔE1<ΔE2,故d1<d2,C正确。