(2013?南昌二模)如图所示,在光滑水平面上,质量为m的小球B连接着一个轻质弹簧,弹簧与小球 均处于静

2025-05-22 16:42:13
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回答1:

(1)弹簧压缩至最短时,A、B速度均为v,选取向右为正方向,对于两球组成的系统,根据动量守恒定律,有:
  2mv0=(2m+m)v
解得:v=

2
3
v0
此过程中,只有弹簧的弹力做功,机械能守恒,根据系统的机械能守恒定律,有:
 
1
2
×2m
v
=Ep+
1
2
(2m+m)v2
解得:Ep=
1
3
m
v

(2)弹簧被压缩至最短时弹簧的弹性势能能达到第(1)问中Ep的3倍,即:
  Ep′=3×
1
3
m
v
=mv
 

设B球与挡板碰撞时,A球速度为v1,B球速度为v2,(均向右),B与挡板碰后弹簧被压缩到最短时共同速度为v′,则
根据碰后系统的机械能守恒得:Ep′=
1
2
×2m
v
-
1
2
(2m+m)v′2
由以上两式得,v′=0,所以此时小球A、B的总动量也为0,说明B球与挡板碰前瞬间两球动量等大,则有:
  2mv1=mv2
根据B与挡板碰后,AB的总动量守恒得:
  2mv0=2mv1+mv2
联立解得:v1=
1
2
v0,v2=v0
答:(1)当弹簧压缩至最短时,弹簧的弹性势能Ep为
1
3
m
v

(2)必须使A球速度为
1
2
v0,B球速度为v0时与挡板发生碰撞.