题目内容

【题目】如图甲所示,倾角θ=30°的光滑斜面足够长,一轻质弹簧下端与斜面底部的挡板固 定,A、B两木块叠放在轻弹簧上端,且静止在斜面上.已知木块A、B质量分别为0.84 kg和 0.80 kg,弹簧的劲度系数k=100 N/m,若在木块A上施加一个平行于斜面向上的力F,使 A由静止开始以0.25 m/s2的加速度沿斜面向上做匀加速运动.以木块A的的初位置为坐标原点,沿斜面向上建立x轴,力F与木块A沿斜面向上运动的位移x的关系如图乙所示.(g=10 m/s2)求:

(1)开始时弹簧压缩量x1;

(2)图乙中x0、F1和F2的值;

(3)木块A、B由静止开始匀加速运动到恰好分离的过程中,弹簧的弹性势能变化量.

【答案】(1)8.2×10-2m(2)F1=0.41N; F2=4.41N(3)-0.248J

【解析】

试题分析:(1)对AB整体初始位置由平衡关系可得:(mA+mB)gsinθ=kx1

代入数据可知:x1=8.2×10-2m

(2)AB恰要分离时,对A由牛顿第二定律:F2-mAgsinθ=mAa

代入数据可得:F2=4.41N

对AB整体由牛顿第二定律可知:F2+kx-(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a

代入数据解得:x1=4.2×10-2m

x0=x1-x=4.0×10-2m

AB刚开始运动时,F1+kx1-(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a

代入数据解得:F1=0.41N

(3)对AB由静止开始到分离由动能定理:

由运动学知道:分离时v2=2ax0

代入数据可知:

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