联立这两式得B与C碰撞前B的速度为vB=v0。
[答案] v0
专题三 动量守恒与机械能守恒的综合 (1)两个定律的研究对象都是物体系,外力作用于系统会改变物体系的总动量,当除重力和系统内弹力(一般是弹簧弹力)以外的力对系统做功时,要改变系统的机械能,即要发生机械能和其他形式能的转化。
(2)当系统满足动量守恒条件时,系统的机械能未必守恒,当机械能守恒时动量也未必守恒。
[例3] 如图13所示,光滑水平面上放置质量均为m1=2 kg的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连(当滑块滑过感应开关时,两车自动分离)。其中甲车上表面光滑,乙车上表面与滑块P之间的动摩擦因数μ=0.5。一根通过细线拴着而被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端,质量为m=1 kg的滑块P(可视为质点)与弹簧的右端接触但不相连,此时弹簧储存的弹性势能E0=10 J,弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止。现剪断细线,求:
图13
(1)滑块P刚滑上乙车时的速度大小;
(2)滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车,滑块P在乙车上滑行的距离为多大?
[解析] (1)设滑块P刚滑上乙车时的速度为v1,此时两车的速度为v2,对整体应用动量守恒定律和能量守恒定律有:
mv1-2m1v2=0
E0=mv12+m1v22+m1v22
解得:v1=4 m/s。
(2)设滑块P和小车乙达到的共同速度为v,滑块P在乙车上滑行的距离为L,对滑块P和小车乙应用动量守恒定律和能量守恒定律有:
mv1-m1v2=(m+m1)v
μmgL=mv12+m1v22-(m+m1)v2