题目内容

20.a、b两物体的质量分别为m1、m2,由轻质弹簧相连(如图1).当用恒力F竖直向上拉着a,使a、b一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x1;当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a,使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x2,如图2所示,则(  )
A.x1一定小于x2B.x1一定等于x2C.若m1>m2,则x1>x2D.若m1<m2,则x1<x2

分析 先对AB整体进行分析,可以得出整体运动的加速度;再对隔离出受力最少的一个进行受力分析,由牛顿第二定律可得出弹簧弹力,则可得出弹簧的形变量.

解答 解:在竖直面内,对整体有:F-(m1+m2)g=(m1+m2)a1;
对b分析有kx1-m2g=m2a1;
解得:x1=$\frac{{m}_{2}[F-({{m}_{1}+m}_{2})g]}{({{m}_{1}+m}_{2})k}$+$\frac{{m}_{2}g}{k}$=$\frac{{m}_{2}F}{({{m}_{1}+m}_{2})k}$
水平面上,对整体有:F=(m1+m2)a2;
对b有:kx2=m2a2
解得:x2=$\frac{{m}_{2}F}{({{m}_{1}+m}_{2})k}$
所以x1=x2 故B正确,ACD错误.
故选:B.

点评 本题注意应用整体与隔离法,一般在用隔离法时优先从受力最少的物体开始分析,如果不能得出答案再分析其他物体;
本题中注意竖直面内时F作用的物体发生了变化,若F仍作用在B上,则形变量是不变的,可以通过分析得出结论.

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