题目内容

2.如图所示,一根质量不计的轻弹簧上端固定在天花板上,下端与一质量为m的托盘连接,托盘中有一个质量为2m的砝码.当托盘静止时,弹簧的伸长量为L.现将托盘向下拉,弹簧又伸长了L(未超过弹簧的弹性限度),然后使托盘由静止释放,则刚释放托盘时,砝码对托盘的作用力等于(  )
A.3mgB.6mgC.2mgD.4mg

分析 根据胡克定律求出刚松手时手的拉力,确定盘和物体所受的合力,根据牛顿第二定律求出刚松手时,整体的加速度.再隔离物体研究,用牛顿第二定律求解盘对物体的支持力

解答 解:当盘静止时,由胡克定律得:(m+2m)g=kl…①
设使弹簧再伸长l时手的拉力大小为F,再由胡克定律得:F=kl…②
由①②联立得:F=$\frac{l}{l}$(m+2m)g=3mg
则以盘和物体整体为研究对象,刚松手时所受合力大小等于F,方向竖直向上.
设刚松手时,加速度大小为a,根据牛顿第二定律得:a=$\frac{F}{m+2m}$=g
对物体研究:FN-2mg=2ma
解得:FN=4mg
故选:D

点评 本题考查应用牛顿第二定律分析和解决瞬时问题的能力,这类问题往往先分析平衡状态时物体的受力情况,再分析非平衡状态时物体的受力情况,根据牛顿第二定律求解瞬时加速度

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