题目内容

如图所示,倾角为θ的直角斜面体固定在水平地面上,其顶端固定有一轻质定滑轮,轻质弹簧和轻质细绳相连,一端接质量为m2的物块B,物块B放在地面上且使滑轮和物块间的细绳竖直,一端连接质量为m1的物块A,物块A放在光滑斜面上的P点保持静止,弹簧和斜面平行,此时弹簧具有的弹性势能为Ep.不计定滑轮、细绳、弹簧的质量,不计斜面、滑轮的摩擦,已知弹簧劲度系数为kP点到斜面底端的距离为L.现将物块A缓慢斜向上移动,直到弹簧刚恢复原长时的位置,并由静止释放物块A,当物块B刚要离开地面时,物块A的速度即变为零,求:

   (1)当物块B刚要离开地面时,物块A的加速度;

   (2)在以后的运动过程中物块A最大速度的大小.

(1)(sinθ-)g,方向沿斜面向上(2)


解析:

(1)B刚要离开地面时,A的速度恰好为零,即以后B不会离开地面.

       当B刚要离开地面时,地面对B的支持力为零,设绳上拉力为F.

       B受力平衡,F=m2g①   对A,由牛顿第二定律,设沿斜面向上为正方向,

       m1gsinθF=m1a②   联立①②解得,a=(sinθ-)g③

       由最初A自由静止在斜面上时,地面对B支持力不为零,推得m1gsinθ<m2g,

       即sinθ<  故A的加速度大小为(sinθ-)g,方向沿斜面向上

   (2)由题意,物块A将以P为平衡位置振动,当物块回到位置P时有最大速度,

       设为vm.从A由静止释放,到A刚好到达P点过程,由系统能量守恒得,

       m1gx0sinθ=Ep+

     

 当A自由静止在P点时,A受力平衡,m1gsinθ=kx0

       联立④⑤式解得,.

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