(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,其质量分别为mA=2m、

1个回答

  • 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

    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.

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