如图所示,在光滑的水平面上,质量为m的小球B连接着轻质弹簧,处于静止状态,质量为2m的小球A以初速度v0

2025-05-10 05:55:59
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回答1:

当A球与弹簧接触以后,在弹力作用下减速运动,而B球在弹力作用下加速运动,弹簧势能增加,当A、B速度相同时,弹簧的势能最大.
设A、B的共同速度为v,弹簧的最大势能为E,则A、B系统动量守恒,选向右的方向为正,有:
2mv0=(m+2m)v…①
由机械能守恒有:

1
2
×2m
v
=
1
2
(m+2m)v2+EP1…②
联立以上两式得:EP1=
1
3
m
v
…③
B球与挡板碰撞后瞬间的速度大小为v,方向向左.设弹簧再次压缩到最短时两球的共同速度为v′,选向右的方向为正,系统动量守恒:2mv-mv=(m+2m)v′…④
由机械能守恒得:
1
2
×2m
v
=
1
2
(m+2m)v′2+EP2…⑤
联立得:EP2=
1
3
m
v
…⑥
故EP1:EP2=1:1.
答:弹性势能的比为EP1:EP2=1:1.