(2007•杭州一模)质量均为m的小球B与小球C之间用一根轻质弹簧连接.现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内,平衡

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  • 解题思路:(1)根据系统机械能守恒的条件判断在各个过程中是否守恒即可;

    (2)弹簧从原长压缩到x0的过程中,弹簧力与位移成线性关系,求出克服弹簧力的功,最大弹力等于物体的重力,且克服弹簧力的功等于弹簧增加的弹性势能,所以,弹簧被压缩后即初始时刻的弹性势能;

    (3)当弹簧的弹力等于A、B两球的总重力时,小球A、B的速度最大,根据力的平衡求出两球下降的距离,再对系统运用机械能守恒定律,求出最大速度.

    (1)整个系统在A下落到与B碰撞前,只有重力做功,机械能守恒;AB碰撞过程中,系统机械能不守恒;AB碰撞后至回到O点过程中,机械能守恒.

    (2)弹簧从原长压缩到x0的过程中,弹簧力与位移成线性关系,所以,克服弹簧力的功可以由平均力求出:W=

    Fm

    2x0

    最大弹力等于物体的重力,且克服弹簧力的功等于弹簧增加的弹性势能,所以,弹簧被压缩后即厨师时刻的弹性势能Ep=W=[1/2mgx0

    (3)小球B处于平衡状态时.有(设k为弹簧的劲度系数) kx0=mg

    则小球A与小球B一起向下运动到所受弹力kx与重力2mg平衡时

    有速度最大值vm,即kx=2mgx=2x0

    故此时弹簧的弹性势能为4EP

    由能量守恒得:

    Ep+

    1

    2](2m)

    v21+2mgx0=[1/2(2m)

    v2m]+4Ep

    所以:vm=

    2gx0

    答:(1)不守恒.小球A自由落下过程,机械能守恒;小球A与小球B碰撞过程机械能有损失;一起向下运动,到达最低点后又向上运动,机械能守恒.

    (2)弹簧初始时刻的弹性势能为[1/2mgx0

    (3)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值为

    2gx0]

    点评:

    本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.

    考点点评: 本题综合运用了动能定理,动量守恒定律、机械能守恒定律,综合性较强,关键是选择好研究的过程,运用合适的规律列式求解.

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