题目内容

20.如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮.一柔软的轻细线跨过定滑轮,两端分别与物块A和B连接,A的质量为4m,B的质量为m.开始时将B按在地面上不动,然后放开手,让A沿斜面下滑而B上升.物块A与斜面间无摩擦.设当A沿斜面下滑S距离后,细线突然断了,求:
(1)细线断的瞬间,物体A的速度大小v;
(2)放开手后,物块B上升的最大高度H.

分析 (1)根据系统机械能守恒求出细线断开时A物块的速度大小.
(2)绳断后,B做竖直上抛运动,根据机械能守恒求出B继续上升的高度,从而得出B上升的最大高度.

解答 解:(1)细绳断开前,A、B组成的系统机械能守恒,根据机械能守恒定律有:
$4mgSsinθ-mgS=\frac{1}{2}(4m+m){v}^{2}$
解得:v=$\sqrt{\frac{2gS}{5}}$.
(2)绳断后,B做竖直上抛运动,又上升了h,则由机械能守恒定律得:
mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
解得:h=0.2S
则物块B上升的最大高度为:H=S+0.2S=1.2S.
答:(1)细线断的瞬间,物体A的速度大小为$\sqrt{\frac{2gS}{5}}$;
(2)放开手后,物块B上升的最大高度H为1.2S.

点评 根据机械能守恒的条件判断系统机械能是否守恒是关键,在确定守恒的条件下,更要明确在哪个过程中机械能守恒,知道绳断后,B做竖直上抛运动,难度适中.

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