题目内容

19.如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A小球放在固定的光滑斜面上,斜面的倾角为α,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C小球放在水平地面上.现用手控制A小球,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行.已知B、C两小球的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计.
(1)求细线无拉力作用时,C小球对地面的压力.
(2)缓慢地释放A小球后,最终C小球恰好不受地面的作用力,求B小球上升的高度和A小球的质量.

分析 (1)以B、C两小球整体为研究对象,受重力和地面的支持力作用处于平衡状态,根据平衡条件列式即可求解;
(2)设开始时弹簧的压缩量为x1,由胡克定律和平衡条件列式,C小球恰好不受地面的作用力,则弹簧对C小球的拉力大小为mg,根据胡克定律结合平衡条件列式即可求解.

解答 解:(1)以B、C两小球整体为研究对象,受重力和地面的支持力作用处于平衡状态,所以支持力为FN=2mg.
由牛顿第三定律知:C小球对地面的压力FN'=2mg 
(2)设开始时弹簧的压缩量为x1,由胡克定律和平衡条件有:mg=kx1 
C小球恰好不受地面的作用力,则弹簧对C小球的拉力大小为mg,设此时弹簧的伸长量为x2,有mg=kx2 
所以B小球上升的总高度h=x1+x2=$\frac{2mg}{k}$ 
设A小球的质量为M,由平衡条件得:
Mgsin α=2mg 
所以A小球的质量M=$\frac{2m}{sinα}$.
答:(1)求细线无拉力作用时,C小球对地面的压力为2mg;
(2)缓慢地释放A小球后,最终C小球恰好不受地面的作用力,B小球上升的高度为$\frac{2mg}{k}$,A小球的质量为$\frac{2m}{sinα}$.

点评 本题关键是分析求出系统的运动情况,然后结合平衡条件和胡克定律多次列式求解分析,难度中等.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网