解题思路:(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,由动量守恒定律及能量守恒定律列式即可求解;
(2)分别对BC碰撞前后根据动量守恒定律和能量守恒定律列式,求出速度,当A、B相互时,速度相等,弹性势能取最大,再根据动量守恒定律和能量守恒定律列式即可求解.
(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
3mv02
所以0≤EP≤
1
3mv02
(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′BC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
2mvB2
解之得 vA=
2m−m
2m+mv0=
1
3v0
vB=
4m
2m+mv0=
4
3v0
B与C相碰后:动量守恒mvB=mv′B+3mv′C
能量守恒
1
2mvB2=
1
2mv′B2+
1
23mv′C2
解之得v′B=
1−3
1+3v0=−
2
3v0
v′C=
2
1+3×
4
3v0=
2
3v0
当A、B相互时,速度相等,弹性势能取最大
2mvA+mv′B=(2m+m)v共
E′pmax=
1
2×2mvA2+
1
2mv′B2−
1
2(2m+m)v共2
解得:E′pmax=
1
3mv02
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
3mv02.
(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
3mv02.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;能量守恒定律.
考点点评: 本题主要考查了动量守恒定律及能量守恒定律的应用,知道当A、B相互时,速度相等,弹性势能取最大.