题目内容

6.如图所示,滑块A、小物块B由绕过轻质定滑轮的细线相连,滑块A放在足够长的水平桌面上,B、C两小物块在竖直方向上通过劲度系数为k的较质弹簧相连,C放在水平地面上.现用手控制住A.并使连接A,B的细线刚刚拉直但无拉力作用,已知滑轮左侧细线竖直,右侧细线与桌面平行,A的质量均为2m,B和C的质量均为m.A与桌面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度为g,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,对A施加一个恒定的水平拉力F后.A向右运动至速度最大时,C恰好离开地面.求:
(1)拉力F的大小;
(2)拉力F做的功.

分析 (1)A向右运动至最大速度时C恰好离开地面,此时A、B、C加速度均为零,设此时绳的拉力为T,对A和BC整体根据牛肚第二定律列式即可求解;
(2)始时整个系统静止,弹簧压缩量为x,根据胡克定律求解x,因B、C的质量相等,故C恰好离开地面时,弹簧伸长量仍为x,所以拉力做的功W=F•2x.

解答 解:(1)A向右运动至最大速度时C恰好离开地面,
此时A、B、C加速度均为零,设此时绳的拉力为T,
由牛顿第二定律得:
对A:F-μ•2mg-T=0    
对B、C整体:T-2mg=0    
解得:F=2.4mg;      
(2)开始时整个系统静止,弹簧压缩量为x,
则对B有:kx=mg,x=$\frac{mg}{k}$,
因B、C的质量相等,故C恰好离开地面时,
弹簧伸长量仍为:x=$\frac{mg}{k}$,
所以拉力做的功:W=F•2x=$\frac{4.8{m}^{2}{g}^{2}}{k}$;
答:(1)拉力F的大小为;2.4mg
(2)拉力F做的功为$\frac{4.8{m}^{2}{g}^{2}}{k}$.

点评 本题的关键是对物体进行受力分析,抓住临界状态,注意整体法和隔离法的应用,难度适中.

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