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,它们的质量分别为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,重力加速度为g,问:
(1)物块B刚要离开C时,弹簧形变量为多少?
(2)物块B刚要离开C时,物块A的加速度多大?
(3)从开始到物块B刚要离开C时的过程中,物块A的位移多大?
(1)物块B刚要离开C时,弹簧形变量为多少?
(2)物块B刚要离开C时,物块A的加速度多大?
(3)从开始到物块B刚要离开C时的过程中,物块A的位移多大?
分析:(1)当物块B刚要离开C时,对挡板的压力为零,根据平衡求出弹簧的弹力,结合胡克定律求出弹簧的形变量.
(2)根据牛顿第二定律求出物块A的加速度.
(3)弹簧开始处于压缩,根据平衡求出压缩量的大小,抓住A的位移等于弹簧长度的该变量求出物块A的位移.
(2)根据牛顿第二定律求出物块A的加速度.
(3)弹簧开始处于压缩,根据平衡求出压缩量的大小,抓住A的位移等于弹簧长度的该变量求出物块A的位移.
解答:解:(1)当B刚要离开C时,有:mBgsinθ=kx
解得弹簧的形变量x=
.
(2)对A分析,根据牛顿第二定律得,F-mAgsinθ-kx=mAa.
解得a=
=
.
(3)系统开始处于静止,弹簧处于压缩状态,根据平衡得,
kx′=mAgsinθ
解得弹簧的压缩量x′=
.
物块A的位移等于弹簧长度的该变量,
d=x+x′=
.
答:(1)物块B刚要离开C时,弹簧形变量为
.
(2)物块B刚要离开C时,物块A的加速度为
.
(3)从开始到物块B刚要离开C时的过程中,物块A的位移为
.
解得弹簧的形变量x=
mBgsinθ |
k |
(2)对A分析,根据牛顿第二定律得,F-mAgsinθ-kx=mAa.
解得a=
F-mAgsinθ-kx |
mA |
F-(mA+mB)gsinθ |
mA |
(3)系统开始处于静止,弹簧处于压缩状态,根据平衡得,
kx′=mAgsinθ
解得弹簧的压缩量x′=
mAgsinθ |
k |
物块A的位移等于弹簧长度的该变量,
d=x+x′=
(mA+mB)g |
k |
答:(1)物块B刚要离开C时,弹簧形变量为
mBgsinθ |
k |
(2)物块B刚要离开C时,物块A的加速度为
F-(mA+mB)gsinθ |
mA |
(3)从开始到物块B刚要离开C时的过程中,物块A的位移为
(mA+mB)g |
k |
点评:本题考查了牛顿第二定律和共点力平衡的基本运用,关键能够正确地受力分析,知道A的位移等于弹簧长度的形变量.
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