题目内容

【题目】如图甲所示,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k,一端固定在倾角为θ的斜面底端,另一端与物块A连接;两物块A、B质量均为m,初始时均静止.现用平行于斜面向上的力F拉动物块B,使B做加速度为a的匀加速运动,A、B两物块在开始一段时间内的υ﹣t关系分别对应图乙中A、B图线(t1时刻A、B的图线相切,t2时刻对应A图线的最高点),重力加速度为g,则( )

A.t2时刻,弹簧形变量为0
B.t1时刻,弹簧形变量为
C.从开始到t2时刻,拉力F逐渐增大
D.从开始到t1时刻,拉力F做的功比弹簧弹力做的功少

【答案】B,D
【解析】解:A、由图知,t2时刻A的加速度为零,速度最大,根据牛顿第二定律和胡克定律得:mgsinθ=kx,

则得:x= ,故A错误;

B、由图读出,t1时刻A、B开始分离,对A根据牛顿第二定律:kx﹣mgsinθ=ma,则x= ,故B正确.

C、从开始到t1时刻,对AB整体,根据牛顿第二定律得:F+kx﹣2mgsinθ=2ma,得F=2mgsinθ+2ma﹣kx,x减小,F增大;t1时刻到t2时刻,对B,由牛顿第二定律得:F﹣mgsinθ=ma,得 F=mgsinθ+ma,可知F不变,故C错误.

D、由上知:t1时刻A、B开始分离…①

开始时有:2mgsinθ=kx0 …②

从开始到t1时刻,弹簧释放的势能 Ep= …③

从开始到t1时刻的过程中,根据动能定理得:WF+Ep﹣2mgsinθ(x0﹣x)= …④

2a(x0﹣x)=v12 …⑤

由①②③④⑤解得:WF﹣Ep=﹣ ,所以拉力F做的功比弹簧释放的势能少,故D正确.

故选:BD

刚开始AB静止,则F=2mgsinθ,外力施加的瞬间,对A根据牛顿第二定律列式即可求解AB间的弹力大小,由图知,t2时刻A的加速度为零,速度最大,根据牛顿第二定律和胡克定律可以求出弹簧形变量,t1时刻A、B开始分离,对A根据牛顿第二定律求出t1时刻弹簧的形变量,并由牛顿第二定律分析拉力的变化情况.根据弹力等于重力沿斜面的分量求出初始位置的弹簧形变量,再根据求出弹性势能,从而求出弹簧释放的弹性势能,根据动能定理求出拉力做的功,从而求出从开始到t1时刻,拉力F做的功和弹簧释放的势能的关系.

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