题目
(12分)如图所示,光滑轨道上,小车、用轻弹簧连接,将弹簧压缩后用细绳系在、上.然后使、以速度沿轨道向右运动,运动中细绳突然断开,当弹簧第一次恢复到自然长度时,的速度刚好为0,已知、的质量分别为、,且<,求:(1)被压缩的弹簧具有的弹性势能。(2)假如在以后的运动过程中,小车有速度为0的时刻,计算此时刻弹簧具有的弹性势能,说明这种情况有无可能?
答案:(1)设弹簧第一次恢复自然长度时的速度为,以、弹簧为系统动量守恒 ①(2分)机械能守恒: ②(2分)由①②解出 ③(1分)(2)设以后运动过程中的速度为0时,的速度为,此时弹簧的弹性势能为,用动量守恒④(2分)机械能守恒 ⑤ (2分)由④⑤解出 ⑥ (1分)因为,所以,而弹性小于0是不可能的,所以的速度没有等于0的时刻(2分)