問題詳情:
如圖所示,在傾角爲θ=30°的光滑斜面上有兩個用輕質*簧相連接的物塊A、B,它們的質量均爲爲m,*簧的勁度係數爲k,C爲一固定擋板,系統處於靜止狀態。現開始用一沿斜面方向的力F拉物塊A使之向上勻加速運動,當物塊B剛要離開C 時F的大小恰爲2mg。求:
(1)從F開始作用到物塊B剛要離開C的時間。
(2)到物塊B剛要離開C時力F所做的功
【回答】
【知識點】 牛頓第二定律;勻變速直線運動的位移與時間的關係;胡克定律.A2 B1 C2
【*解析】(1) (2) 解析:令x1表示未加F時*簧的壓縮量,由胡克定律和牛頓定律可知
mgsin30°=kx1
令x2表示B 剛要離開C時*簧的伸長量,a表示此時A 的加速度,由胡克定律和牛頓定律可知
kx2=mgsin30°
F-mgsin30°-kx2=ma
將F=2mg和θ=30°代入以上各式,解得
由x1+x2 = 解得t=
(2)物塊B剛要離開C時,物塊A的速度爲
此時*簧的伸長量和F開始作用時的壓縮量相同,*簧的**勢能改變量爲零。由動能定理得
解得
【思路點撥】(1)根據共點力平衡以及胡克定律求出未施加F時*簧的壓縮量,根據共點力平衡和胡克定律求出B剛要離開時*簧的伸長量,透過牛頓第二定律求出A的加速度大小,透過位移時間公式求出從F開始作用到物塊B剛要離開C的時間. (2)根據v=at求出物塊B剛要離開C時,物塊A的速度,此時*簧的伸長量和F開始作用時的壓縮量相同,*簧的**勢能改變量爲零.由動能定理列式即可求解.本題綜合考查了共點力平衡、胡克定律和牛頓第二定律,綜合*較強,關鍵理清初末狀態,結合動力學知識求解.
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:計算題