如图所示,质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上质量为m2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
◎ 题目
如图所示,质量为m1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上质量为m2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,不计绳与滑轮间的摩擦,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,重力加速度为g. (1)求弹簧的压缩量; (2)现施加一恒力F竖直向下拉挂钩,求物块B刚要离开地面时物块A的加速度; (3)在(2)中,若物块B刚要离开地面时,物块A的速度为v,求从开始施加拉力F到物块B刚要离开地面过程中,弹簧弹力对物块A所做的功; (4)若在挂钩上挂一质量为m3的物体C 并从静止开始释放,恰好能使物块B离开地面,求此过程中弹簧弹力对物块A所做的功. |
◎ 答案
(1)根据胡克定律F1=kx1 得x1=
(2)B刚要离开地面时,B受弹簧弹力F2和重力作用处于静止状态,则 F2=m2g F-F2-m1g=m1a a=
(3)B刚要离开地面时,弹簧的伸长量为x2 kx2=m2g 此过程中以A为研究对象,根据动能定理 WF+WG+W弹=
重力和拉力做功分别为 WG=-m1g(x1+x2) WF=F(x1+x2 ) 得W弹=
(4)分析题意可知,B不再上升,表明此时A和C的速度为零,C已降到最低点. 以A、C和弹簧为研究对象,根据机械能守恒定律,弹簧弹性势能增加量为 △Ep=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2) 得△Ep=( m3g-m1g)
弹力对A所做的功W=-△Ep=(m1g-m3g)
答:(1)弹簧的压缩量为
(2)物块B刚要离开地面时物块A的加速度为
(3)在(2)中,若物块B刚要离开地面时,物块A的速度为v,从开始施加拉力F到物块B刚要离开地面过程中, 弹簧弹力对物块A所做的功为
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