题目内容

6.如图甲所示,质量分别为2m和m的A、B两物体通过足够长的细线绕过光滑轻质滑轮,轻弹簧下端与地面相连,B放在弹簧上端但不拴接,A放在光滑的固定斜面上,开始时用手按住A,使细线刚好拉直且无拉力,滑轮左侧细线竖直,右侧细线与斜面平行,释放A后它沿斜面下滑,物体B在弹簧恢复原长之前的加速度a随弹簧压缩量x的变化规律如图乙所示.当弹簧刚好恢复原长时,B获得的速度为v,若重力加速度为g,求:

(1)斜面倾角α;
(2)A和B刚开始运动时,细线中的张力T0.

分析 (1)物体A释放后,拉动B一起加速,弹簧逐渐伸长,弹力逐渐加大,当弹簧弹力增加到等于mg时,B获得最大速度,此时物体B受力平衡,根据平衡条件求出倾角α;
(2)刚释放A时,对A和B分别根据牛顿第二定律求解细线中的张力T0.

解答 解:(1)根据图乙可知,当弹簧刚好恢复原长时,压缩量为0,则加速度为0,物体受力平衡,
则有:2mgsinα=mg
解得:sinα=$\frac{1}{2}$
解得:α=30°
(2)刚释放A时,由牛顿第二定律得:
对A:2mgsinα-T0=2ma
对B:T0+F弹-mg=ma
F弹=mg
解得:T0=$\frac{1}{3}mg$
答:(1)斜面倾角α为30°;
(2)A和B刚开始运动时,细线中的张力T0为$\frac{1}{3}mg$.

点评 本题关键是对两个物体分别受力分析,得出物体B速度最大时各个物体都受力平衡,然后根据平衡条件分析,知道AB的速度大小速度相等,难度适中.

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