题目内容

【题目】如图所示,倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上,质量均为m的物块A和物块B并排在斜面上,斜面底端固定着与斜面垂直的挡板P,轻弹簧一端固定在挡板上,另一端与物块A连接,AB处于静止状态,若AB粘连在一起,用一沿斜面向上的力FT缓慢拉物块B,当拉力FT= 时,A的位移为L;若AB不粘连,用一沿斜面向上的恒力F作用在B上,当物块A的位移为L时,AB恰好分离,重力加速度为g,不计空气阻力.

求:1弹簧的劲度系数和恒力F的大小;

2请推导FT与物块A的位移l之间的函数关系并画出FTl图象,计算A缓慢移动L的过程中FT做功的大小;

3AB不粘连时,恒力,作用在物块B上,AB刚分离时速度的大小.

【答案】1 2如图所示, 3

【解析】1)设弹簧的劲度系数为k,初始AB静止,弹簧的压缩量为x,根据平衡条件可得

AB缓慢移动L时,沿斜面方向根据平衡条件可得

联立解得

AB恰好分离时二者之间的弹力为零,对A,应用牛顿第二定律可得

B应用牛顿第二定律可得

联立解得

2)当A的位移为时,根据平衡条件有:

联立①⑦可知

画出图像如图所示,

A缓慢移动位移L,图像与坐标轴所围成的面积等于做功大小,即

3)设A通过的位移为L的过程中弹力做功的大小为W,分别对两个过程应用动能定理可得:

,联立解得

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