题目内容
【题目】如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上,已知A的质量为5m,B、C的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计。现用手控制住A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行,开始时整个系统处于静止状态。释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面,关于此过程,下列说法正确的是( )
A. 斜面倾角α=37°
B. C刚离开地面时,B的加速度为0
C. A获得最大速度为
D. A、B两小球组成的系统机械能守恒
【答案】BC
【解析】
AB、A的速度最大时,A所受的合力为零,此时绳的拉力T=5mgsinα.此时C恰好离开地面,故弹簧的拉力为mg,对B受力分析可得绳对B的拉力为 T=2mg,可得 sinα=0.4,α≠37°.故A错误。
B、物体C刚离开地面时,B的合外力为0,加速度为0,故B正确。
C、初始时系统静止,且线上无拉力,对B有 kx1=mg.C刚好离开地面时,有kx2=mg,可知x1=x2,则从释放至C刚离开地面的过程中,弹簧弹性势能变化量为零,此过程中,A、B、C组成的系统机械能守恒,即5mg(x1+x2)sinα=mg(x1+x2)+ (5m+m)vAm2以上方程联立可解得:A获得最大速度为,故C正确。
D、从释放A到C刚离开地面的过程中,根据A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,但是A、B两小球组成的系统机械能不守恒,故D错误。
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