(2007•海淀区一模)如图所示,物体B和物体C用劲度系数为k的轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上,此时弹簧的势能为E.
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解题思路:由机械能守恒定律求出A与B碰撞前的速度,AB碰撞时动量守恒,由动量守恒定律可以求出碰后的共同速度,当C对地面的压力为零时,C开始离开地面,由机械能守恒定律、平衡条件、胡克定律、动量守恒定律可以A开始下落的高度.

设物体A从距B的高度H处自由落下,A与B碰撞前的速度为v1

由机械能守恒定律得MgH=[1/2]Mv12,解得:v1=

2gH.

设A、B碰撞后共同速度为v2,则由动量守恒定律得:Mv1=2Mv2,解得v2=

gH

2.

当C刚好离开地面时,由胡克定律得弹簧伸长量为x=Mg/k,

由于对称性,所以弹簧的弹性势能仍为E.当弹簧恢复原长时A、B分离,

设此时A、B的速度为v3,则对A、B一起运动的过程中,由机械能守恒得:

1

22Mv32+2Mgx=

1

22Mv22+E;

从A、B分离后到物体C刚好离开地面的过程中,物体B和弹簧组成的系统机械能守恒,

即[1/2M

v23=E+Mgx.联立以上方程解得:H=

8Mg

k+

2E

Mg].

答:当物体A从距B[8Mg/k]+[2E/Mg]的高度自由落下时,才能使物体C恰好离开水平地面.

点评:

本题考点: 动量守恒定律;胡克定律;机械能守恒定律.

考点点评: 分析清楚物体的运动过程是正确解题的关键,应用机械能守恒定律、平衡条件、胡克定律、动量守恒定律即可正确解题.