(2011?湖北模拟)如图所示,在光滑水平面向右的直线上有均可视为质点的A、B、C三个弹性小球,其质量分别

2025-04-27 22:19:47
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回答1:

(1)当弹簧处于原长时,弹性势能最小Emin=0
当A、B两小球速度相等为时,弹性势能最大为Emax
由动量守恒有  2mv0=(2m+m)v            
由能量守恒   

1
2
×2mv02
1
2
×3mv2+Emax     
解之得  Emax=
1
3
mv02
                         
所以0≤EP
1
3
mv02
                       
(2)设碰前B的最大速度为vB,此时A的速度为vA,B与C碰后的速度为v′B C的速度为v′C
B与C相碰前;由动量守恒 2mv0=2mvA+mvB          
B的速度最大时弹簧处于原长,由能量守恒有
1
2
×2mv02
1
2
×2mvA2+
1
2
mvB2
            
解之得 vA
2m?m
2m+m
v
0
1
3
v
0
             
vB
4m
2m+m
v
0
4
3
v
0
          
B与C相碰后:动量守恒mvB=mv′B+3mv′C
能量守恒 
1
2
mvB2
1
2
mv′B2+
1
2
3mv′C2

解之得v′B
1?3
1+3
v
0
=?
2
3
v
0
        
v′C
2
1+3
×
4
3
v
0
2
3
v
0
            
当A、B相互时,速度相等,弹性势能取最大
2mvA+mv′B=(2m+m)v
E′pmax
1
2
×2mvA2+
1
2
mv′B2?
1
2
(2m+m)v2

解得:E′pmax
1
3
mv02

答:(1)由于B与C相碰时弹簧的形变未知,B与C相碰前弹簧弹性势能Ep的范围为0≤EP
1
3
mv02

(2)B以最大速度与C相碰后,弹簧所具有的最大弹性势能大小Ep?为
1
3
mv02