一劲度系数k=800N/m的轻质弹簧两端分别连接着质量均为12kg的物体A、B,将他们竖直静止在水平面上,如图所示,现将

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  • 解题思路:(1)当物体A刚开始做匀加速运动时,拉力F最小,设为F1.当物体B刚要离开地面时,拉力F最大,设为F2.分别对A、B运用牛顿第二定律即可求解;

    (2)在力F作用的0.4 s内,初末状态的弹性势能相等,由功能关系即可求解.

    (1)t=0时,弹簧的压缩量为x1,则:x1=[mg/k]=[12×10/800]m=0.15m

    t=0.4s时,物体B刚要离开地面,弹簧对B的拉力恰好等于B的重力,设此时弹簧的伸长量为x2,则:x2=[mg/k]=0.15m

    A向上匀加速运动过程,有:x1+x2=

    1

    2at2

    解得:a=3.75m/s2

    t=0时,外力F最小:Fmin=ma=45N

    t=0.4s时,外力F最大,由牛顿第二定律得

    对A:Fmax-mg-kx2=ma,

    解得:Fmax=285N

    (2)过程末了时刻A的速度:υ=at=3.75×0.4=1.5m/s,

    在A上升的过程中,弹簧由压缩0.15m的状态变为伸长0.15m,弹力所作功的代数和为零,由动能定理有:WF−mg(x1+x2)=

    1

    2mv2

    解得力F所做的功:WF=49.5J

    答:(1)此过程中所加外力F的最大值为285N,最小值为45N;

    (2)此过程中外力F所做的功为49.5 J.

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

    考点点评: 该题主要考查了牛顿第二定律的直接应用,要求同学们能正确分析物体的受力情况,经0.4s物体B刚要离开地面,说明此时地面刚好对B没有支持力.