题目内容

7.如图所示,轻弹簧的一端固定在倾角为α的光滑斜面的底端E,另一端与质量为m的物体C相连,O点是弹簧为原长时物体C的位置,而A点为物体C的平衡位置,此时弹簧被压缩的长度为x0.如果在一外力作用下,物体由点A沿斜面向上缓慢移动了2x0距离而到达B点,则在此过程中该外力所做功为2x0mgsinα.

分析 物体缓慢移动,可认为每个位置都平衡,根据平衡条件和胡克定律得到外力与位移的关系,再根据功的公式求解.

解答 解:设物体向上的位移为x时外力大小为F.由平衡条件和胡克定律得:
F+k(x0-x)=mgsinα
可得:F=mgsinα-kx0+kx
可知,F与x是线性关系,可根据F的平均值求F做的功
当x=0时,物体处于平衡位置,应有:
kx0=mgsinα
由F=mgsinα-kx0+kx得:F=0
当x=2x0时有:F=2mgsinα
所以在此过程中该外力所做功为:W=$\frac{0+2mgsinα}{2}•2{x}_{0}$=2x0mgsinα
故答案为:2x0mgsinα

点评 本题是求变力做功问题,要注意只有当力随位移作线性变化,平均外力等于初末状态外力的平均值.

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