Question

（2008?天津）光滑水平面上放著質(zhì)量m_A=lkg的物塊A與質(zhì)量m_B=2kg的物塊B，A與B均可視為質(zhì)點(diǎn)，A靠在豎直墻壁上，A、B間夾一個(gè)被壓縮的輕彈簧（彈簧與A、B均不拴接），用手擋住B不動(dòng)，此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能E_P=49J．在A、B間系一輕質(zhì)細(xì)繩，細(xì)繩長(zhǎng)度大于彈簧的自然長(zhǎng)度，如圖所示．放手后B向右運(yùn)動(dòng)，繩在短暫時(shí)間內(nèi)被拉斷，之后B沖上與水平面相切的豎直半圓光滑軌道，其半徑R=0.5m，B恰能到達(dá)最高點(diǎn)C．取g=l0m/s²，求
（1）繩拉斷后B的速度V_B的大小；
（2）繩拉斷過(guò)程繩對(duì)B的沖量I的大��；
（3）繩拉斷過(guò)程繩對(duì)A所做的功W．

Answer 1

分析：（1）對(duì)于恰能到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)，找出臨界條件，列出相應(yīng)的等式．
（2）清楚B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，選擇某一過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理研究，解出某一狀態(tài)的速度．
（3）在B向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化給B的動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)量定理求出沖量．
（4）應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和動(dòng)能定理求解繩拉斷的過(guò)程中所做的功．

解答：解：（1）設(shè)B在繩被拉斷后瞬時(shí)的速率為v_B，到達(dá)C點(diǎn)的速率為v_C，
根據(jù)B恰能到達(dá)最高點(diǎn)C有：
　　F_向=m_Bg=m_B

v 2 c

R

-----①
對(duì)繩斷后到B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)C這一過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理：
-2m_BgR=

1

2

m_Bv_c²-

1

2

m_Bv_B²---------②
　由①②解得：v_B=5m/s．
　　（2）設(shè)彈簧恢復(fù)到自然長(zhǎng)度時(shí)B的速率為v₁，取向右為正方向，
　　彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化給B的動(dòng)能，Ep=

1

2

m_Bv₁²------③
    根據(jù)動(dòng)量定理有：I=m_Bv_B-m_Bv₁ -----------------④
   由③④解得：I=-4 N?s，其大小為4N?s
　�。�3）設(shè)繩斷后A的速率為v_A，取向右為正方向，
  根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：m_Bv₁=m_Bv_B+m_Av_A-----⑤
 根據(jù)動(dòng)能定理有：W=

1

2

m_Av_A²------⑥
　由⑤⑥解得：W=8J
答：（1）繩拉斷后B的速度V_B的大小是5m/s；
（2）繩拉斷過(guò)程繩對(duì)B的沖量I的大小是4N?s；
（3）繩拉斷過(guò)程繩對(duì)A所做的功W是8J．

點(diǎn)評(píng)：該題考查了多個(gè)知識(shí)點(diǎn)．我們首先要清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，要從題目中已知條件出發(fā)去求解問(wèn)題．
其中應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)必須清楚研究過(guò)程和過(guò)程中各力做的功．應(yīng)用動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律時(shí)要規(guī)定正方向，要注意矢量的問(wèn)題．