如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量相等为M,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡

2个回答

  • 解题思路:根据共点力平衡以及胡克定律求出未施加F时弹簧的压缩量,根据共点力平衡和胡克定律求出B刚要离开时弹簧的伸长量,通过位移时间公式求出A的加速度大小,通过牛顿第二定律求出从F最大值与最小值.

    设刚开始时弹簧压缩量为x0,A对弹簧的压力:Mgsinθ=kx0 …①

    B刚要离开挡板时,弹簧处于伸长状态,B对弹簧的拉力:Mgsinθ=kx1…②

    所以物体A向上的位移:x=x0+x1=

    2Mgsinθ

    k,所以选项C错误;

    又因物体向上做匀加速直线运动,得:x=

    1

    2at2

    所以:a=

    2x

    t2=

    4Mgsinθ

    kt2

    因为在ts时间内,F为变力,刚刚开始运动时,拉力F仅仅提供A的加速度,所以开始运动时的拉力最小:Fmin=Ma=

    4M2gsinθ

    kt2;所以选项A正确;

    B刚要离开挡板时,弹簧处于伸长状态,弹簧对A的拉力等于B对弹簧的拉力,由牛顿第二定律知:

    Fm-kx1-Mgsinθ=Ma2…③

    所以拉力F的最大值:Fm=kx1+Mgsinθ+Ma=Mgsinθ+Mgsinθ+M•

    4Mgsinθ

    kt2=2Mgsinθ(1+

    2M

    kt2)所以选项B错误;

    由①②两式可得:x1=x0所以开始时弹簧的弹性势能等于B与C分离时弹簧的弹性势能,拉力F做的功与A的重力做的功的和转化为A的动能.

    此时A的速度:v=at=

    4Mgsinθ

    kt

    设F做的功为W,则:W−Mgxsinθ=

    1

    2Mv2

    所以:W=Mgxsinθ+

    1

    2Mv2=

    2(Mgsinθ)2

    k+

    8M3g2sin2θ

    k2t2故D错误.

    故选:A

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;共点力平衡的条件及其应用;牛顿第二定律.

    考点点评: 从受力角度看,两物体分离的条件是两物体间的正压力为0.所以B刚要离开挡板时,弹簧处于伸长状态,B对弹簧的拉力等于B的重力沿斜面向下的分量.

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