题目内容


如图所示,滑块A套在光滑的竖直杆上,滑块A通过细绳绕过光滑滑轮连接物块B,B又与乙轻质弹簧连接在一起,轻质弹簧另一端固定在地面上.开始用手拖住滑块A,使绳子刚好伸直处于水平位置但无张力.现将A由静止释放,当A下滑到C点时(C点图中未标出)A速度刚好为零,此时B还没有到达滑轮位置.已知弹簧的劲度系数k=100N/m,滑轮质量和大小及摩擦可忽略不计,滑轮与杆的水平距离L=0.3m,AC距离为0.4m,mB=1kg,重力加速度g=10m/s2.试求:

(1)滑块A的质量mA;

(2)若滑块A质量增加一倍,其他条件不变,仍让滑块A从静止滑到C点,则滑块A到达C点时A、B的速度大小分别是多少?


考点:功能关系.

分析:本题(1)首先由物体静止条件求出弹簧压缩的长度,再根据几何知识求出物体B上升的距离,从而可求出弹簧伸长的长度,然后再根据能量守恒定律即可求解物体A的质量;题(2)的关键是根据速度合成与分解规律求出物体B与A的速度关系,然后再根据能量守恒定律列式求解即可.

解答:  解:(1):设B静止时,弹簧压缩量为,应有:=,

解得:=0.1m

当A下滑到C点时,物体B上升的距离为:

=﹣L=0.2m,

弹簧伸长的长度为:=﹣=0.2﹣0.1=0.1m,

比较可知:,

对物体A与B及弹簧组成的系统,由能量守恒定律应有:=

联立解得:=0.5kg

(2):若A质量为=2×0.5=1kg,

根据能量守恒定律应有:=

根据速度合成与分解规律,如图所示,可知=cosθ,其中cosθ=

联立以上各式解得:=m/s,=m/s

答:(1)滑块A的质量为0.5kg

(2)滑块A到达C点时A、B的速度大小分别是m/s和m/s

点评:应明确:①本题中物体B上升的距离应等于绳子长度之差;②对有关“牵连速度”问题,物体的实际速度是合速度,应将合速度进行分解,则沿绳子方向的速度应相等.


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