(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、
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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.