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如图所示,光滑水平面上,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...

如图所示,光滑水平面上,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以大小为v的初速度向右运动,接着逐渐压缩弹簧并使B运动,过一段时间,A与弹簧分离.
(1)当弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能Ep多大?
(2)若开始时在B球的右侧,某位置固定一挡板,在A球与弹簧未分离前使B球与挡板碰撞,并在碰后立刻将挡板撤走,设B球与挡板的碰撞时间极短,碰后B球的速度大小不变但方向相反,欲使此后弹簧被压缩到最短时,弹性势能达到第(1)问中Ep的2.5倍,必须使B球的速度多大时与挡板发生碰撞?

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(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. 【解析】 (1)当弹簧压缩到最短时,A、B的速度相等,2mv=3mv1 ① A和B的共同速度v1=v 根据系统的机械能守恒得 •2mv2=•3mv12+Ep          ② 解得 此时弹簧的弹性势能Ep=mv2                    ③ (2)B碰挡板时没有机械能损失,碰后弹簧被压缩到最短时,A、B速度也相等,•2mv2=•3mv22+Ep′④    Ep′=2.5Ep=mv2 解得v2=±⑤ 取向右为正方向.若v2=,则表示B球与板碰撞后,A、B此时一起向右运动.B球与板碰撞前B与A动量守恒  2mv=2 mvA+mvB⑥ B球与板碰撞后B与A动量也守恒   2mvA-mvB=3m•⑦ 解得   vA=v,vB= 因为此时vA>vB,弹簧还将继续缩短,所以这种状态是能够出现的, 若v2=-,则表示B球与板碰撞后A、B向左运动,B球与板碰撞后B和A动量守恒   2mvA-mvB=3mv2=-3m• ⑧ 由⑥⑧可得,vA=,vB=v                     此时A、B球的总动能EK总=•2mvA2+mvB2=m()2+(v)2=mv2  EK总大于A球最初的动能mv2,因此vB=v这种状态是不可能出现的,因此必须使B球在速度为时与挡板发生碰撞.   ⑨ 答: (1)当弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能Ep为mv2. (2)必须使B球在速度为时与挡板发生碰撞.
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考点分析:
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④读出电阻箱的电阻值Rx,可以认为电流表的内阻r测=Rx
(1)请用铅笔线代表导线,将示意图中的实物连成测量电路.
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(3)本实验中电流表的测量值r测与电流表内阻的真实值r真相比,有______
(A) r>r (B) r<r
(C)  r=r (D) r可能大于,也可能小于r
(4)如果提高电池的电动势,用此电路测出的电流表的内阻的误差将______.(填“增大”、“减小”或“不变”)

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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