题目内容
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B组成的系统.物块A、B的质量分别为 mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板.系统处于静止状态.现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,则( )
分析:根据功能关系:除重力和弹簧的弹力以外的力做功等于系统机械能的变化,分析A项;
根据牛顿第二定律分析A的加速度,抓住弹簧的弹力与形变量成正比,判断A的运动性质;
根据垂直于斜面方向力平衡,分析斜面的支持力是否变化.
根据胡克定律和平衡条件分别求出开始时和B刚要离开C时弹簧压缩的长度和伸长的长度,两者之和等于d.
根据牛顿第二定律分析A的加速度,抓住弹簧的弹力与形变量成正比,判断A的运动性质;
根据垂直于斜面方向力平衡,分析斜面的支持力是否变化.
根据胡克定律和平衡条件分别求出开始时和B刚要离开C时弹簧压缩的长度和伸长的长度,两者之和等于d.
解答:解:A、根据功能关系可知,恒力F对系统所做的功等于A和弹簧组成的系统机械能的增加,大于弹簧的弹性势能的增加,故A错误.
B、以A为研究对象,设A的加速度为a,
根据牛顿第二定律得:F-kx-mAgsinθ=ma
由于x在变化,则知a在变化,所以A在恒力F作用下做变加速直线运动,故B错误.
C、对B言,垂直于斜面方向没有加速度,受力平衡,根据平衡条件得知,斜面对B的支持力等于mBgcosθ,保持不变,故C错误.
D、设未施力F时弹簧的压缩量为x1,以A为研究对象,
根据力的平衡 mAsinθ=kx1
当B刚离开C时,设弹簧的伸长量为x2,以B为研究对象,根据力的平衡有:
mBgsinθ=kx2
由题意知,物块A的位移 d=x1+x2,
解得,d=
.故D正确.
故选:D.
B、以A为研究对象,设A的加速度为a,
根据牛顿第二定律得:F-kx-mAgsinθ=ma
由于x在变化,则知a在变化,所以A在恒力F作用下做变加速直线运动,故B错误.
C、对B言,垂直于斜面方向没有加速度,受力平衡,根据平衡条件得知,斜面对B的支持力等于mBgcosθ,保持不变,故C错误.
D、设未施力F时弹簧的压缩量为x1,以A为研究对象,
根据力的平衡 mAsinθ=kx1
当B刚离开C时,设弹簧的伸长量为x2,以B为研究对象,根据力的平衡有:
mBgsinθ=kx2
由题意知,物块A的位移 d=x1+x2,
解得,d=
(mA+mB)gsinθ |
k |
故选:D.
点评:含有弹簧的问题,往往要研究弹簧的状态,分析物块的位移与弹簧压缩量和伸长量的关系是常用思路.
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