(2008•广东模拟)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止状态.质量为2m

(2008•广东模拟)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止状态.质量为2m的小球A以大小为v0的水平速度向右运动,接触弹簧后逐渐压缩弹簧并使B运动,经过一段时间,A与弹簧分离.
(1)当弹簧压缩至最短时,弹簧的弹性势能EP为多大?
(2)若开始时,在B球的右侧某位置固定一块挡板,在A与弹簧未分离前使B球与挡板发生碰撞,并在碰撞后立即将挡板撤走.设B球与挡板碰撞时间极短,碰后B球的速度大小不变,但方向与原来相反.欲使此后弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第(1)问中EP的2.5倍,必须使两球在速度达到多大时与挡板发生碰撞?
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一嘬毛 幼苗

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解题思路:(1)当弹簧压缩至最短时,两球的速度相等,根据系统的动量守恒和机械能守恒列式,即可求出弹簧的弹性势能EP
(2)设B球与挡板碰撞时,A球速度为v1、B球速度为v2(均向右),根据动量守恒列式,B球与挡板刚碰后,A球速度为v1、B球速度为-v2(向左),此后弹簧压缩至最短时有共同速度,再由系统的动量守恒和机械能守恒列式,即可得解.

(1)弹簧压缩至最短时,A、B速度均为v,选取向右为正,根据动量守恒定律,有:2mv0=(2m+m)v=
2
3v0
根据机械能守恒定律,有:[1/2×2m
v20=Ep+
1
2(2m+m)v2
Ep=
1
3m
v20]
(2)设B球与挡板碰撞时,A球速度为v1、B球速度为v2(均向右)
根据动量守恒定律:2mv0=2mv1+mv2
此时弹簧弹性势
E′p=
1
2×2m
v20−
1
2×2m
v21−
1
2m
v22 ②
则B球与挡板刚碰后:A球速度为v1、B球速度为-v2(向左),此后弹簧压缩至最短时共同速度为v3,则:
2mv1-mv2=(2m+m)v3
此时弹簧弹性势能 E″p=E′p+[1/2×2m
v21]+[1/2m
v22]-[1/2(2m+m)
v23]
得 E″p=[1/2×2m
v20]-[1/2(2m+m)
v23]
由题意:E″p=2.5Ep=[5/6m
v20]
解得 v3=
1
3v0 ③
由①②③式可得:v1=
3
4v0v2=

点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.

考点点评: 本题是含有弹簧的问题,要分析物体的运动过程,抓住系统的动量守恒和机械能守恒进行分析,综合性较强.

1年前

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