【例3】 (多选)用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块,木块静止,如图2所示.现有一质量为m的子弹自左方水平射向木块,并停留在木块中,子弹初速度为v0,则下列判断正确的是( )
图2
A.从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒
B.子弹射入木块瞬间动量守恒,故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为
C.忽略空气阻力,子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒,其机械能等于子弹射入木块前的动能
D.子弹和木块一起上升的最大高度为
答案 BD
解析 从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段:子弹射入木块的瞬间系统动量守恒,但机械能不守恒,有部分机械能转化为系统内能,之后子弹在木块中与木块一起上升,该过程只有重力做功,机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能,因此A、C错误;由子弹射入木块瞬间动量守恒可得子弹射入木块后的共同速度为,B正确;之后子弹和木块一起上升,该阶段机械能守恒,可得上升的最大高度为,D正确.
四、弹簧类模型
1.对于弹簧类问题,在作用过程中,系统合外力为零时,满足动量守恒.
2.整个过程常涉及到弹性势能、动能、内能、重力势能等的相互转化,应用能量守恒定律解决此类问题.
3.注意:弹簧压缩至最短时,弹簧连接的两物体速度相等,此时弹簧具有最大弹性势能.
【例4】 两物块A、B用轻弹簧相连,质量均为2 kg,初始时弹簧处于原长,A、B两物块都以v=6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动,质量4 kg的物块C静止在前方,如图3所示.B与C碰撞后二者会粘在一起运动.则在以后的运动中:
图3
(1)当弹簧的弹性势能最大时,物块A的速度为多大?