题目内容

11.如图所示,两个质量均为m的物块A、B,用轻质弹簧连接后放在一倾角为θ的光滑斜面上,斜面足够长,斜面底端有一挡板C,开始时B与C接触系统静止.现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A,使之沿斜面向上运动,已知弹簧的劲度系数为k,A运动过程中弹簧始终在弹性限度内.求:
(1)当B刚要离开挡板C时,物块A运动的距离
(2)当B刚要离开挡板C时,物块A运动的速度.

分析 (1)开始时A压缩弹簧,根据平衡条件及胡确定律可求得形变量;而当B刚要离开时,B与档板间恰好没有压力,同理根据胡克定律可求得形变量,从而求出A滑动的距离;
(2)对全过程根据动能定理进行分析,即可求出A的速度.

解答 解:(1)开始A压缩弹簧,使弹簧缩短x1
mgsinθ=kx1
解得:
x1=$\frac{mgsinθ}{k}$
当B刚要离开挡板,此时弹簧伸长x2
mgsinθ=kx2
解得:x2=$\frac{mgsinθ}{k}$
A运动的距离d=$\frac{2mgsinθ}{k}$
(2)A从开始运动到B刚要离开挡板过程,弹力不做功,由动能定理有:
Fd-mgsinθ•d=$\frac{1}{2}m{v^2}$
v=$\sqrt{\frac{4gsinθ(F-mgsinθ)}{k}}$
答:(1)当B刚要离开挡板C时,物块A运动的距离为$\frac{2mgsinθ}{k}$;
(2)当B刚要离开挡板C时,物块A运动的速度为$\sqrt{\frac{4gsinθ(F-mgsinθ)}{k}}$.

点评 本题考查动能定理以及胡克定律的应用,要注意在全过程中弹簧的弹性势能没有变化,故全过程中弹力做功为零,这是解题的关键.

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