解题思路:对球受力分析可知,当球受力平衡时,速度最大,此时弹簧的弹力与物体重力沿斜面的分力相等,由胡克定律和平衡条件即可求得小球向下运动的路程.从开始运动到小球与挡板分离的过程中,挡板A始终以加速度a=4m/s2匀加速运动,小球与挡板刚分离时,相互间的弹力为零,由牛顿第二定律和胡克定律结合求得小球的位移.
A、球和挡板分离前小球做匀加速运动;球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零.
即 kxm=mgsin30°,
解得:xm=
mgsin30°
k=
2×10×0.5
20m=0.5m.由于开始时弹簧处于原长,所以速度最大时小球向下运动的路程为0.5m,故A正确.
B、设球与挡板分离时位移为x,从开始运动到分离的过程中,m受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力FN,沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力F.
根据牛顿第二定律有 mgsin30°-kx-F1=ma,
保持a不变,随着x的增大,F1减小,当m与挡板分离时,F1减小到零,则有:
mgsin30°-kx=ma,
解得x=
m(gsin30°−a)
k=
2×(5−4)
20m=0.1m,即小球向下运动0.1m时与挡板分离.故B正确,C、D错误.
故选:AB.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;胡克定律.
考点点评: 解决本题的关键搞清两个状态,在小球所受的合力为零时,速度最大,当挡板与小球的弹力为零时,两者开始分离.