题目内容

12.如图所示,平行于光滑固定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,物块B在斜面上紧靠着物块A但不粘连,物块A、B质量均为m,初始时两物块均静止.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,已知前一段时间内,F是变力,之后F是恒力,已知重力加速度为g,则(  )
A.A的最大位移为$\frac{mgsinθ}{k}$
B.若A的质量为m,则A达到最大速度时的位移为$\frac{mgsinθ}{k}$
C.无论是否计A的质量,A、B都是在斜面上同一位置处分离
D.无论是否计A的质量,A、B弹簧组成的系统机械能守恒

分析 AB分离后,A做简谐运动,最大位移为2倍振幅;
A的速度最大时加速度为零,根据胡克定律求出A达到最大速度时的位移;
物体A、B恰好分离的临界条件是两个物体间的弹力为零,结合牛顿第二定律列式分析.

解答 解:A、对AB整体,不受拉力时弹力:F=2mgsinθ,根据胡克定律,压缩量:x=$\frac{2mgsinθ}{k}$,
A与B分离后的平衡位置的弹簧弹力:F′=mgsinθ,压缩量:x′=$\frac{mgsinθ}{k}$,
故振动幅度A=x-x′=$\frac{mgsinθ}{k}$;
故A的最大位移为:xm=2A=$\frac{2mgsinθ}{k}$,故A错误;
B、由图知,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,
得:x=$\frac{mgsinθ}{k}$,故B正确;
C、物体AB刚分离时,AB间弹力为零,对物体A,有:F-mgsinθ=ma,故取不同的质量,弹簧弹力不同,分离位置不同,故C错误;
D、对AB组成的系统,有拉力和弹簧弹力做功,故机械能不守恒,故D错误;
故选:B

点评 从受力角度看,两物体分离的条件是两物体间的正压力为0.从运动学角度看,一起运动的两物体恰好分离时,两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等.

练习册系列答案
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17.采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律,实验装置如图1所示:

现有的器材为:带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、重锤.
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有(多选)CD.
A.天平                            B.秒表                              C.刻度尺                  D.220V交流电源
(2)需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h,某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案:
A.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度v.
B.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=$\sqrt{2gh}$计算出瞬时速度v.
C.根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v.并通过h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$计算出高度h.
D.刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,计算出瞬时速度v.
以上方案中只有一种正确,正确的是D.(填入相应的字母)
(3)甲同学才打出的纸带中选出一条理想的纸带,如图2所示,选取纸带上连续打出的5个点A、B、C、D、E,测出A点与起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,已知重锤的质量为m,打点计时器所接交流电的频率为f,当地的重力加速度为g,从起始点O开始到打下C点的过程中,重物重力势能的减少量为△EP=mg(s0+s1),重物动能的增加量为△EK=$\frac{{(s}_{1}+{s}_{2})m{f}^{2}}{32}$.在误差允许的范围内,如果△EP=△EK,则可验证机械能守恒.
(4)乙同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点起到起始点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表:
 计数点 1 2 3 4 5 7
 h/m 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777
 v/(m•s-1  1.94 2.33 2.73 3.13 3.50 
v2/(m2•s-2)   3.76 5.43 7.45 9.80 12.25 
他在如图3所示的坐标中,描点作出v2-h图线.由图线可知,重锤下落的加速度g′=9.74m/s2(保留三位有效数字).

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