质量m=1.0kg的甲物体与竖直放置的轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地面上，如图所示。质量m=1.0kg的乙物体从甲物体正上方，距离甲物体h=0.40m处自由落下，撞在甲物体上在-物理

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质量m=1.0kg的甲物体与竖直放置的轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地面上，如图所示。质量m=1.0kg的乙物体从甲物体正上方，距离甲物体h=0.40m处自由落下，撞在甲物体上在极短的时间内与甲物体粘在一起（不再分离）向下运动。它们到达最低点后又向上运动，上升的最高点比甲物体初始位置高H=0.10m。已知弹簧的劲度系数k=200N/m，且弹簧始终在弹性限度内，空气阻力可忽略不计，重力加速度g取10m/s²。求：

（1）乙物体和甲物体碰撞过程中损失的动能；

（2）乙物体和甲物体碰撞后一起向下运动至最低点的过程中，乙物体和甲物体克服弹簧弹力所做的功。

题型：问答题难度：中档来源：不详

答案

（1）2J（2）6.0J

（1）设乙物体和甲物体碰撞前瞬间乙物体的速度大小为v1，根据v12=2gh
解得v1=2

m/s =2.8m/s…………………………2分（说明：结果为2

m/s同样得分）
设乙物体和甲物体碰撞后的共同速度大小为v2，由动量守恒定律有mv1=2mv2
解得

……………2分（说明：结果为

m/s同样得分）
所以碰撞后系统的动能

…………………………………………2分
因为甲、乙物体构成的系统碰撞前的动能Ek1=4J，所以乙物体和甲物体碰撞过程中损失的机械能ΔE= Ek1- Ek2=2J……………………………………………………………………3分
（2）设甲物体静止时弹簧压缩量为x1，
根据平衡条件，解得

…………………………………………………2分
甲和乙碰撞后做简谐运动，在通过平衡位置时两物体所受合力为零，速度最大，设此时弹簧压缩量为x2，解得

………………………………………………2分
甲物体和乙物体一同上升到最高点时，两物体与简谐运动平衡位置的距离，即简谐运动的振幅A=x2+（H－x1）=15cm
根据简谐运动的对称性可知，两物体向下运动的距离x=A+（x2－x1）=20cm………2分
设两物体向下运动至最低点的过程中，克服弹簧弹力做功为W，
根据动能定理有

………………………………………………2分
解得 W=6.0J……………………………………………………………………………2分

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