题目内容
如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,A放在水
平地面上,B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连,C放在固定的足够长光滑斜面上。
用手按住C,使细线恰好伸直但没有拉力,并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面
平行。已知A、B的质量均为m,C的质量为M(
),细线与滑轮之间的摩擦不计,
开始时整个系统处于静止状态。释放C后它沿斜面下滑,当A恰好要离开地面时,B获得
最大速度(B未触及滑轮,弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度大小为g)。求:
(1)释放物体C之前弹簧的压缩量;
(2)物体B的最大速度秒m;
(3)若C与斜面的动摩擦因数为
,从释放物体C开始到物体A恰好要离开地面时,细线对物体C所做的功。
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设斜面倾角为α
(1) 细线恰好伸直,绳子拉力为零,设弹簧的压缩量为x
对物体B受力分析有
(2分)
得
(1分)
(2)当A恰好要离开地面时,地面对物体A的支持力为零,设弹簧的压缩量为x′
对物体A受力分析有
′
因此物体B上升的高度和物体C沿斜面下滑的距离
s=x+ x′=
(1分)
当物体B达最大速度时有
(1分)
以三个物体和弹簧作为研究对象,据机械能守恒定律有
(2分)
解得
(1分)
(3)以三个物体和弹簧作为研究对象,据动能定理有
(2分)
以物体C为研究对象,据动能定理有
(2分)
解得
(1分)