题目内容

(2013?湖南模拟)如图所示,质量均为m的A、B两物体分别固定在质量不计的轻弹簧的两端,当A静止时弹簧的压缩量为l.现用一竖直向下的恒力F=3mg作用于A上,当A运动一段距离x,后撤去F,结果B刚好不离开水平面,则l:x的值为(  )
分析:撤去F后,物体B刚好不离开水平面,说明物体B做简谐运动,到最高点时,弹簧对物体B的拉力等于物体B的重力,结合平衡条件求解出物体A的振幅.然后对从开始推物体A到A运动到最高点过程运用动量定理列式求解推论F的作用距离.
解答:解:力F作用前,物体A保持静止,根据平衡条件,有:mg=kl,解得:k=
mg
l

撤去F后,物体B刚好不离开水平面,说明物体B做简谐运动,到最高点时,弹簧对物体B的拉力等于物体B的重力,故kl′=mg,代入k,解得l′=l;
物体A的振幅为2l;
对从力F开始作用到物体A反弹到最高点过程运用动能定理,有:
-mg(2l)+Fx=0-0
(弹簧弹力做功等于弹性势能的变化,为零)
解得:x=
2mgl
F
=
2mgl
3mg
=
2
3
l

故l:x=3:2;
故选A.
点评:本题关键对从推论开始作用到物体A反弹到最高点过程采用动能定理列式求解.
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