题目内容

如图所示,质量为,的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,A、B都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为的物体C并从静止状态释放,已知它恰好能使B离开地面但不继续上升.若将C换成另一个质量为()的物体D,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B刚离地时D的速度的大小是多少?(已知重力加速度为g).

答案:略
解析:

  开始时,AB静止,设弹簧压缩量为,有①,挂C并释放后,C向下运动,A向上运动,设B刚要离地时弹簧伸长量为,有②.B不再上升,表示此时AC的速度为零,C已降到其最低点.由机械能守恒,与初始状态相比,弹簧弹性势能的增加量为③.C换成D后,当B刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同,由能量关系得

④.由③④式得⑤.由①②⑤式得

⑥.

  在解此题时,关键是找到弹簧的平衡状态,利用动能定理和机械能守恒定律来求解,注意在不同状态下弹簧的状态不同.


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