(2007?海淀區(qū)一模)如圖所示,物體B和物體C用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接并豎直地靜置于水平地面上,此時(shí)彈簧的勢能為E.這時(shí)一個(gè)物體A從物體B的正上方由靜止釋放,下落后與物體B碰撞,碰撞后A與B立刻一起向下運(yùn)動(dòng),但A、B之間并不粘連.已知物體A、B、C的質(zhì)量均為M,重力加速度為g,忽略空氣阻力.求當(dāng)物體A從距B多大的高度自由落下時(shí),才能使物體C恰好離開水平地面?
分析:由機(jī)械能守恒定律求出A與B碰撞前的速度,AB碰撞時(shí)動(dòng)量守恒,由動(dòng)量守恒定律可以求出碰后的共同速度,當(dāng)C對(duì)地面的壓力為零時(shí),C開始離開地面,由機(jī)械能守恒定律、平衡條件、胡克定律、動(dòng)量守恒定律可以A開始下落的高度.
解答:解:設(shè)物體A從距B的高度H處自由落下,A與B碰撞前的速度為v1,
由機(jī)械能守恒定律得MgH=
1
2
Mv12,解得:v1=
2gH

設(shè)A、B碰撞后共同速度為v2,則由動(dòng)量守恒定律得:Mv1=2Mv2,解得v2=
gH 
2

當(dāng)C剛好離開地面時(shí),由胡克定律得彈簧伸長量為x=Mg/k,
由于對(duì)稱性,所以彈簧的彈性勢能仍為E.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時(shí)A、B分離,
設(shè)此時(shí)A、B的速度為v3,則對(duì)A、B一起運(yùn)動(dòng)的過程中,由機(jī)械能守恒得:
1
2
2Mv32+2Mgx=
1
2
2Mv22+E
;
從A、B分離后到物體C剛好離開地面的過程中,物體B和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,
1
2
M
v
2
3
=E+Mgx
.聯(lián)立以上方程解得:H=
8Mg
k
+
2E
Mg

答:當(dāng)物體A從距B
8Mg
k
+
2E
Mg
的高度自由落下時(shí),才能使物體C恰好離開水平地面.
點(diǎn)評(píng):分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程是正確解題的關(guān)鍵,應(yīng)用機(jī)械能守恒定律、平衡條件、胡克定律、動(dòng)量守恒定律即可正確解題.
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(2007?海淀區(qū)一模)如圖所示,在距水平地面高h(yuǎn)=0.80m的水平桌面一端的邊緣放置一個(gè)質(zhì)量m=0.80kg的木塊B,桌面的另一端有一塊質(zhì)量M=1.0kg的木塊A以初速度v0=4.0m/s開始向著木塊B滑動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t=0.80s與B發(fā)生碰撞,碰后兩木塊都落到地面上.木塊B離開桌面后落到地面上的D點(diǎn).設(shè)兩木塊均可以看作質(zhì)點(diǎn),它們的碰撞時(shí)間極短,且已知D點(diǎn)距桌面邊緣的水平距離s=0.60m,木塊A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,重力加速度取g=10m/s2.求:
(1)兩木塊碰撞前瞬間,木塊A的速度大小;
(2)木塊B離開桌面時(shí)的速度大;
(3)木塊A落到地面上的位置與D點(diǎn)之間的距離.

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(1)若將右邊木板平放在桌面上并將其固定,讓滑塊仍然從左邊斜面頂端由靜止下滑,那么滑塊離開水平木板時(shí)的速度為多大?
(2)若將右邊的木板平放在桌面上,且忽略桌面與該木板間的摩擦,讓滑塊仍然從左邊固定斜面的頂端由靜止下滑,那么當(dāng)滑塊和右邊木板具有相同的速度時(shí),滑塊相對(duì)于右邊木板滑行的距離為多大?

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(2007?海淀區(qū)一模)右圖是一個(gè)非常有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的示意圖.將一個(gè)小皮球放在一個(gè)大皮球的上面,使它們一起自由下落,當(dāng)它們落到地面被反彈時(shí),小球跳的高度會(huì)比下落的高度高出許多倍,往往會(huì)打到天花板上.假設(shè)大球的半徑R=10cm,小球的半徑r=2.5cm.開始下落時(shí)大球球心O1距地面的高度h=0.90m,大球的質(zhì)量為m1,小球的質(zhì)量為m2,且m1=19m2.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中兩球的球心始終在同一條豎直線上,所有碰撞的時(shí)間極短,且能量損失均可忽略不計(jì),重力加速度g取10m/s2.求:
(1)小球第一次反彈后,小球的球心會(huì)上升到距地面多高的位置?
(2)若天花板距地面的高度H=4.25m,則小球碰到天花板的瞬時(shí)速度為多大?

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