解题思路:(1)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,通过牛顿第二定律求出A的加速度大小,通过位移时间公式求出从F开始作用到物块B刚要离开C的时间.(2)根据v=at求出物块B刚要离开C时,物块A的速度,此时弹簧的伸长量和F开始作用时的压缩量相同,弹簧的弹性势能改变量为零.由动能定理列式即可求解.
令x1表示未加F时弹簧的压缩量,由胡克定律和牛顿定律可知:
mgsin30°=kx1
令x2表示B 刚要离开C时弹簧的伸长量,a表示此时A 的加速度,由胡克定律和牛顿定律可知:
kx2=mgsin30°
F-mgsin30°-kx2=ma
将F=2mg和θ=30°代入以上各式,解得:a=g
由x1+x2=[1/2at2
解得:t=
2m
k]
(2)物块B刚要离开C时,物块A的速度为:v=at=g
2m
k
此时弹簧的伸长量和F开始作用时的压缩量相同,弹簧的弹性势能改变量为零.由动能定理得:
WF−mg(x1+x2)sin30°=
1
2mv2
解得:WF=
3m2g2
2k
答:(1)从F开始作用到物块B刚要离开C的时间为
2m
k;
(2)到物块B刚要离开C时力F所做的功为
3m2g2
2k.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;胡克定律.
考点点评: 本题综合考查了共点力平衡、胡克定律和牛顿第二定律,综合性较强,关键理清初末状态,结合动力学知识求解.