解题思路:物体A刚好能离开地面,则当B到达最高点时弹簧的拉力等于A的重力mg,此时B受的合力为2mg,根据简谐运动的对称性则当B到达最低点时所受的合力大小仍为2mg,方向竖直向上;根据功能关系F做的功等于系统机械能的增量.
(1)物体A刚好能离开地面,则当B到达最高点时弹簧的拉力等于A的重力mg,此时B受的合力为2mg,根据简谐运动的对称性则当B到达最低点时所受的合力大小仍为2mg,方向竖直向上有:
F-mg=2mg
F=3mg
根据胡克定律:3mg=k△x
△x=[3mg/k];
(2)开始时弹簧处于压缩的状态,mg=k△x1
物体A刚好能离开地面,则B受到弹簧的拉力等于A的重力mg.此时:mg=k△x2
此时弹簧的长度:L2=L−△x2=L−
mg
k
所以:△x1=△x2所以弹簧的弹性势能不变.
重力做功:WG=mg(△x1+△x2)=
2m2g2
k
恒力做功:WF=F(△x1+△x2)=
2F•mg
k
由动能定理得:WG+WF=
1
2mv2
所以:v=2
mg
k(F−mg)
答:(1)用力将B压下一段距离,然后静止释放,B物体就上下做简谐运动.问刚开始压下[3mg/k],能使物体A在接下来的过程中恰好能脱离地面;
(2)若刚开始A和B物体都静止,然后给B施加一竖直向上的恒力F(F>2mg)使B物体向上运动,问当A刚脱离地面时弹簧的长度是L−
mg
k 和此时B物体的速度v=2
mg
k(F−mg)
点评:
本题考点: 共点力平衡的条件及其应用;牛顿第二定律.
考点点评: 本题是含有弹簧的平衡问题,关键是分析两个状态弹簧的状态和弹力,再由几何关系研究A上升距离与弹簧形变量的关系.