Question

如圖所示，在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球B連接著一個(gè)輕質(zhì)彈簧，彈簧與小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)．質(zhì)量為2m的小球A以大小為v₀的水平速度向右運(yùn)動(dòng)，接觸彈簧后逐漸壓縮彈簧并使B運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，A與彈簧分離．

（1）當(dāng)彈簧壓縮至最短時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能E_P為多大？

（2）若開始時(shí)，在B球的右側(cè)某位置固定一塊擋板，在A與彈簧未分離前使B球與擋板發(fā)生碰撞，并在碰撞后立即將擋板撤走．設(shè)B球與擋板碰撞時(shí)間極短，碰后B球的速度大小不變，但方向與原來(lái)相反．欲使此后彈簧被壓縮到最短時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能能達(dá)到第（1）問(wèn)中E_P的2.5倍,必須使兩球在速度達(dá)到多大時(shí)與擋板發(fā)生碰撞？

Answer 1

（1）（2）         

解析:

（1）彈簧壓縮至最短時(shí)，A、B速度均

為v，選取向右為正，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有：  　　                                   3分

      根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有：

                    3分

    （2）設(shè)B球與擋板碰撞時(shí)，A球速度為v₁、B球速度為v₂（均向右）

根據(jù)動(dòng)量守恒定律：   ——①　         ２分

此時(shí)彈簧彈性勢(shì)    　       3分

則B球與擋板剛碰后：A球速度為v₁、 B球速度為－v₂（向左），此后

彈簧壓縮至最短時(shí)共同速度為v₃，則：

    ——②                          ２分

此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能

                               ２分

由題意：               得——③ 3分

         由①②③式可得：              ２分