题目内容
【题目】如图所示,倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上,质量均为m的物块A和物块B并排在斜面上,斜面底端固定着与斜面垂直的挡板P,轻弹簧一端固定在挡板上,另一端与物块A连接,A、B处于静止状态,若A、B粘连在一起,用一沿斜面向上的力FT缓慢拉物块B,当拉力FT=
时,A的位移为L;若A、B不粘连,用一沿斜面向上的恒力F作用在B上,当物块A的位移为L时,A、B恰好分离,重力加速度为g,不计空气阻力.
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求:(1)弹簧的劲度系数和恒力F的大小;
(2)请推导FT与物块A的位移l之间的函数关系并画出FT—l图象,计算A缓慢移动L的过程中FT做功
的大小;
(3)当A、B不粘连时,恒力,作用在物块B上,A、B刚分离时速度的大小.
【答案】(1)
;
(2)如图所示,
(3)![]()
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【解析】(1)设弹簧的劲度系数为k,初始A、B静止,弹簧的压缩量为x,根据平衡条件可得
①
当A、B缓慢移动L时,沿斜面方向根据平衡条件可得
②
联立解得
③
当A、B恰好分离时二者之间的弹力为零,对A,应用牛顿第二定律可得
④
对B应用牛顿第二定律可得
⑤
联立解得
⑥
(2)当A的位移为
时,根据平衡条件有:
⑦
联立①⑦可知
⑧
画出
图像如图所示,
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A缓慢移动位移L,图像与坐标轴所围成的面积等于
做功大小,即
⑨
(3)设A通过的位移为L的过程中弹力做功的大小为W,分别对两个过程应用动能定理可得: ![]()
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又
,联立解得![]()
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