题目
水平放置的轻质弹簧,劲度系数为k,其一端固定,另一端系一质量为m的滑块A,A旁又有一质量相同的滑块B,如下图所示,设两滑块与桌面间无摩擦,若加外力将A、B推进,弹簧压缩距离为d,然后撤消外力,则B离开A时速度为()。 A B A BA. AB、BC、CD、D
水平放置的轻质弹簧,劲度系数为k,其一端固定,另一端系一质量为m的滑块A,A旁又有一质量相同的滑块B,如下图所示,设两滑块与桌面间无摩擦,若加外力将A、B推进,弹簧压缩距离为d,然后撤消外力,则B离开A时速度为()。

题目解答
答案
C
解析
步骤 1:确定系统初始状态
系统初始状态为弹簧被压缩距离为d,此时弹簧储存的弹性势能为$\frac{1}{2}kd^2$。
步骤 2:分析系统运动过程
当撤消外力后,弹簧将释放其储存的弹性势能,推动滑块A和B运动。由于滑块A和B质量相同,且桌面无摩擦,当滑块A和B分离时,滑块A和B的速度相等。
步骤 3:应用能量守恒定律
根据能量守恒定律,弹簧释放的弹性势能将全部转化为滑块A和B的动能。设滑块A和B分离时的速度为v,则有:
$$\frac{1}{2}kd^2 = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{1}{2}mv^2$$
化简得:
$$kd^2 = mv^2$$
解得:
$$v = d\sqrt{\frac{k}{2m}}$$
系统初始状态为弹簧被压缩距离为d,此时弹簧储存的弹性势能为$\frac{1}{2}kd^2$。
步骤 2:分析系统运动过程
当撤消外力后,弹簧将释放其储存的弹性势能,推动滑块A和B运动。由于滑块A和B质量相同,且桌面无摩擦,当滑块A和B分离时,滑块A和B的速度相等。
步骤 3:应用能量守恒定律
根据能量守恒定律,弹簧释放的弹性势能将全部转化为滑块A和B的动能。设滑块A和B分离时的速度为v,则有:
$$\frac{1}{2}kd^2 = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{1}{2}mv^2$$
化简得:
$$kd^2 = mv^2$$
解得:
$$v = d\sqrt{\frac{k}{2m}}$$